Summary
Bu el yazması FDG-PET (sabit infüzyon ve bolus artı infüzyon) için iki radiotracer yönetim protokolünü açıklar ve bolus yönetimi ile karşılaştırılır. 16 s zamansal çözünürlükleri bu protokoller kullanılarak elde edilebilir.
Abstract
Fonksiyonel pozitron emisyon tomografisi (fPET) insan beynindeki moleküler hedefleri izlemek için bir yöntem sağlar. Radyoaktif etiketli glikoz analogu, 18F-flordeoksiglukoz (FDG-fPET) ile fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ile yaklaşan zamansal çözünürlüklerle glukoz metabolizmasının dinamiklerini ölçmek mümkündür. Glikoz alımının bu doğrudan ölçüsü, normal ve anormal beyin fonksiyonlarını anlamak ve metabolik ve nörodejeneratif hastalıkların etkilerini araştırmak için muazzam bir potansiyele sahiptir. Ayrıca, hibrid MR-PET donanımındaki yeni gelişmeler, fMRI ve FDG-fPET kullanılarak aynı anda glikoz ve kan oksijenasyonundaki dalgalanmaların yakalanmasını mümkün kılmıştır.
FDG-fPET görüntülerinin zamansal çözünürlüğü ve sinyal-gürültü si radyotracer'In uygulanmasına bağlıdır. Bu çalışma iki alternatif sürekli infüzyon protokolü sunar ve bunları geleneksel bolus yaklaşımıyla karşılaştırır. Kan örnekleri elde etmek, PET, MRG, deneysel uyarıcı ve geleneksel olmayan izleyici teslimatı yönetmek için bir yöntem sunar. Görsel bir uyarıcı kullanarak, protokol sonuçları 16 s zamansal çözünürlüğü ile bireysel düzeyde dış uyaranlara glikoz-tepki kortikal haritaları gösterir.
Introduction
Pozitron emisyon tomografisi (PET), hem klinik hem de araştırma ortamlarında yaygın olarak kullanılan güçlü bir moleküler görüntüleme tekniğidir (yakın tarihli kapsamlı bir inceleme için Heurling ve ark.1'e bakınız). PET kullanılarak görüntülenebilen moleküler hedefler sadece radyoizleyicilerin bulunabilirliği ile sınırlıdır ve görüntü sinirmetabolizma reseptörleri, proteinler ve enzimler2,3için çok sayıda izleyici geliştirilmiştir. Nörobilimde, en çok kullanılan radyotracerlerden biri 18F-fluorodeoxyglucose (FDG-PET), glikoz alımını ölçer, genellikle serebral glukoz metabolizmasının bir indeksi olarak yorumlanır. İnsan beyni enerji gereksinimlerini karşılamak için glikoz sürekli ve güvenilir bir kaynağı gerektirir4,5, ve 70-80% sinaptik iletim sırasında nöronlar tarafından kullanılır6. Serebral glukoz metabolizması değişiklikleri başlatmak ve psikiyatrik dahil olmak üzere çok sayıda koşullara katkıda düşünülmektedir, nörodejeneratif, ve iskemik koşullar7,8,9. Ayrıca, FDG alımı sinaptik aktivite ile orantılı olduğu için10,11,12, daha yaygın olarak kullanılan kana göre nöronal aktivitenin daha doğrudan ve daha az şaşkın indeksi olarak kabul edilir oksijenasyon seviyesine bağlı fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (BOLD-fMRI) yanıtı. BOLD-fMRI nöral aktivitenin dolaylı bir indeksidir ve nöronal aktivite sonrasında nörovasküler değişikliklerin bir çağlayan aşağıdaki meydana gelen deoxygenated hemoglobin değişiklikleri ölçer.
Insan beyninin çoğu FDG-PET çalışmaları serebral glukoz alımı statik görüntüleri elde. Katılımcı karanlık bir odada gözleri açık 10 dakika boyunca sessizce dinlenir. Tam radyotracer dozu saniye bir süre içinde bir bolus olarak uygulanır, ve katılımcı daha sonra daha fazla 30 dakika dinlenir. Alım süresini takiben katılımcılar PET tarayıcının ortasına yerleştirilir ve alım ve tarama dönemleri boyunca kümülatif FDG dağılımını yansıtan bir PET görüntüsü elde edilir. Bu nedenle, PET görüntü tarafından indekslenen nöronal aktivite, tüm bilişsel aktivitenin tüm bilişsel aktivitenin alım ve taşma periyotlarının kümülatif ortalamasını temsil eder ve tarama sırasında bilişsel aktiviteye özgü değildir. Bu yöntem beyin ve nöronal fonksiyon serebral metabolizması içine büyük bir fikir sağlamıştır. Ancak, zamansal çözünürlük taraması süresine eşittir (genellikle ~ 45 dk, etkili glikoz alımı statik bir ölçüm verim; bu bilişsel süreçler ve nörogörüntüleme ortak deneyler sırasında nöronal yanıt olumsuz karşılaştırır. Sınırlı zamansal çözünürlük nedeniyle, yöntem glikoz alımının spesifik olmayan bir indeks (yani, bir göreve veya bilişsel sürece kilitlenmemiş) sağlar ve konu içi değişkenlik ölçüleri sağlayamaz, bu da hatalı bilimsel sonuçlara yol açabilir. Simpson's Paradox13için . Simpson's Paradox, denekler arasında hesaplanan beyin davranışı ilişkilerinin, denekler içinde test edilen aynı ilişkilerin göstergesi olmadığı bir senaryodur. Ayrıca, FDG-PET'e işlevsel bağlantı önlemleri uygulama girişimleri yalnızca konular arası bağlantıyı ölçebilir. Bu nedenle, bağlanabilirlik farklılıkları sadece gruplar arasında karşılaştırılabilir ve tek tek konular için hesaplanamaz. Tam olarak ne-konu genelinde bağlantı önlemler tartışmalı olsa da14, bu önlemler genelinde hesaplanan-ama-konular içinde değil hastalık durumları için bir biyomarker olarak kullanılamaz veya bireysel varyasyon kaynağını incelemek için kullanılan açıktır.
Son beş yıl içinde, klinik sınıf eşzamanlı MRI-PET tarayıcıların geliştirilmesi ve daha geniş erişilebilirlik bilişsel nörobilimde FDG-PET görüntüleme2'ye olan ilginin yenilenmesine yol açmıştır. Bu gelişmelerle araştırmacılar, FDG-PET'in BOLD-fMRI (~0.5−2.5 s) standartlarına yaklaşmak için zamansal çözünürlüğünü geliştirmeye odaklanmıştır. BOLD-fMRI'nin uzamsal çözünürlüğünün milimetre-altı çözünürlüklere yaklaşabildiği ancak FDG-PET'in uzamsal çözünürlüğü temelde pozitron aralığı15nedeniyle yarım maksimum (FWHM) yaklaşık 0,54 mm tam genişlikle sınırlıdır. Genellikle klinik olarak kullanılan dinamik FDG-PET kazanımları, bolus yönetim yöntemini kullanır ve liste modu verilerini kutular halinde yeniden oluşturur. Bolus dinamik FDG-PET yöntemi yaklaşık 100 s (örneğin, Tomasi ve ark.16)bir zamansal çözünürlük sunuyor. Bu açıkça çok statik FDG-PET görüntüleme ile karşılaştırıldığında daha iyi ama BOLD-fMRI karşılaştırılabilir değildir. Ayrıca, beyin fonksiyonlarının incelenebileceği pencere sınırlıdır, çünkü FDG'nin kan plazma sıyrıkları bolus uygulandıktan kısa bir süre sonra azalır.
Bu deneysel pencereyi genişletmek için, çalışmaların bir avuç17,18,19,20,21 daha önce Carson22tarafından önerilen radiotracer infüzyon yöntemi adapte var, 23. yıl. Bazen 'fonksiyonel FDG-PET' (FDG-f PET,BOLD-fMRG'ye benzer) olarak tanımlanan bu yöntemde radyotracer tüm PET taraması boyunca sabit bir infüzyon olarak uygulanır (~90 dk). İnfüzyon protokolünün amacı, zaman içinde glikoz alımındaki dinamik değişiklikleri izlemek için sabit bir plazma fdg kaynağı sağlamaktır. Kavram kanıtı çalışmasında Villien ve ark.21, 60 s'lik zamansal çözünürlükledama tahtası stimülasyonuna yanıt olarak glukoz alımında dinamik değişiklikler göstermek için sabit bir infüzyon protokolü ve eşzamanlı MRI/FDG-f PET kullanılmıştır. Daha sonraki çalışmalarda görev kilitli FDG-f PET (yani, zaman harici bir uyarıcı 19kilitli) ve görev ile ilgili FDG-f PET (yani, zaman harici bir uyarıcı17kilitli değil, 18) glikoz alımı. Bu yöntemlerkullanılarak, Bolus metotlarına göre önemli bir gelişme olan 60 s'likFDG-fPET zamansal çözünürlükleri elde edilmiştir. İlk veriler infüzyon yönteminin 20−60 s19'lukzamansal çözünürlükler sağlayabileceğini göstermektedir.
Sabit infüzyon yöntemi umut verici sonuçlara rağmen, Bu çalışmaların plazma radyoaktivite eğrileri infüzyon yöntemi 90 dk tkan1 90 dk tkant19,21zaman dilimi içinde sabit bir duruma ulaşmak için yeterli olmadığını göstermektedir . Sabit infüzyon prosedürüne ek olarak, Carson22 aynı zamanda bir melez bolus/infüzyon prosedürü önerdi, burada amaç tararken hızlı bir şekilde dengeye ulaşmak ve daha sonra plazma radyoaktivite düzeylerini dengede sürdürmek tetkik süresi. Rischka ve ark.20 son zamanlarda% 20 bolus artı% 80 infüzyon kullanarak bu tekniği uyguladı. Beklendiği gibi, arteriyel giriş fonksiyonu hızla temel seviyelerinin üzerinde yükseldi ve daha uzun bir süre için daha yüksek bir oranda sürdürüldü, bir infüzyon sadece prosedür kullanılarak sonuçlara göre19,21.
Bu yazıda, yalnızca infüzyon ve bolus/infüzyon radyotracer uygulaması kullanılarak yüksek zamansal çözünürlük FDG-f PET taramaları elde etmek için satın alma protokolleri açıklanmaktadır. Bu protokoller 90−95 dk edinme süresi19olan eşzamanlı MRI-PET ortamında kullanılmak üzere geliştirilmiştir. Protokolde, PET görüntülerinin sonraki ölçülmesi için plazma serum radyoaktivitesini ölçmek için kan örnekleri alınır. Protokolün odak noktasıBOLD-fMRI/FDG-f PET kullanılarak fonksiyonel nörogörüntülemeiçin infüzyon yöntemlerinin uygulanması iken, eşzamanlı MRG, BOLD-f bakılmaksızın herhangi bir FDG-f PET çalışmasına uygulanabilir. MRG, bilgisayarlı tomografi (BT) veya diğer nörogörüntüler elde edilir. Şekil 1 bu protokoldeki yordamların akış şemasını gösterir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bu protokol, Avustralya İnsan Araştırmalarında Etik Davranış Bildirisi24uyarınca Monash Üniversitesi İnsan Araştırma Etik Komitesi (CF16/1108 - 2016000590 onay numarası) tarafından gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır. Prosedürler akredite bir Tıp Fizikçisi, Nükleer Tıp Teknoloğu ve klinik radyografın rehberliğinde geliştirilmiştir. Araştırmacılar, insanlarda iyonlaştırıcı radyasyon yönetimi için yerel uzmanlar ve kurallara başvurmalıdır.
1. Gerekli ekipman ve personel
- Tarayıcı odası, radyokimya laboratuarı ve genel malzemeler için Malzeme Tablosu'na bakın. Radiotracer için ticari bir tedarikçi kullanıldı.
- Eşzamanlı MRI-PET ortamında, dört personel kullanın: bir radyograf (RG) tsam çalıştırmak için, bir nükleer tıp teknolog (NMT) radyotracer ve kan örneklerinin edinimi, bir laboratuvar asistanı (LA) kan spin, ve deneysel tasarım ve uyarıcı sunumdenetlemekle görevli bir araştırma görevlisi (RA).
2. Hazırlık
- NMT tarafından tracer doz hazırlama
- Taşma hızı boyunca uygulanacak infüzyon hacmini hesaplayın. Bu protokolde infüzyon hızı 0.01 mL/s üzeri 95 dk'dır. Böylece, 95 dk'lık bir tazyikte katılımcılar 0,01 mL/s x 60 s x 95 dk = 57 mL alırlar.
- Uygulanan tuzlu çözeltiye seyreltilecek izleyici dozu hesaplayın. Bu protokolde katılımcıya 95 dk üzerinden toplam 260 MBq doz verilir. Bu doz radyasyona maruz kalma sınırlamak için seçildi 4.9 mSv, Avustralya RadyasyonDan Korunma ve Nükleer Güvenlik Ajansı (ARPANSA) iyonize radyasyonakadarinsan maruziyeti için kurallara göre 'düşük seviyeli risk' kategorizasyon içinde tutmak için 25 . Bozunma doğru 260 MBq orta infüzyon noktasından (47.5 dk) geri T0. Denklem 1'i kullanma, A0 için çöz
At infüzyonorta zaman diliminde radyoaktivite (MBq) ise, A0 ilk radyoaktivite ve λ radyoaktif bozunma sabiti izleyiciözgüdir. FDG için λ 0.693/T1/2değeridir. T1/2 18F (110 dk) yarı ömrüdür.
NOT: Bu örnekte, A= 260 MBq, λ = 0.693/110 ve t = -47.5, yani A0 = 350.942 MBq. - Katılımcıya dozu vermek için kullanılacak 100 mL tuzlu çanta için gerekli radyotracer dozu hesaplayın. Tuzlu torba için gerekli radyotracer 5 mL toplam hacmi kadar seyreltilir ve 5 mL şırınga içinde hazırlanır. Bu nedenle, 100 mL tuzlu torba için seyreltme faktörü radyotracer ile şırınga 5 mL hacmine ek olarak tuzlu (100 mL) hacmidir. 105 mL'lik bu toplam hacim 57 mL infüzyon hacmine bölünür (yani, 105 mL/57 mL = 1,842). Yani, 100 mL'lik torbaya ilave için gereken 5 mL'lik hacimdeki toplam radyoaktivite Ax seyreltme faktörüdür (yani 350.942 MBq x 1.842 = 646.44 MBq). Aseptically tuzlu çanta için radiotracer ekleyin.
NOT: Tuzlu torbaya eklenen 646,44 MBq'nin hesaplanan aktivitesinin infüzyonun başlangıcında gerekli olan aktivite olduğunu belirtmek gerekir. Genellikle bu protokolün dozları uygulamadan önce 15 dk ile 1 saat arasında hazırlanır. Bu nedenle radyoizotopun çürümesini de hesaba katmak önemlidir. 2.1.2'deki denklem 1. bunun için hesap için kullanılabilir, zaman (t) aktivite nin uygulanacağı zaman dozun hazırlanmasından dakika toplam sayısı, At = 646,44 MBq, A için çözerek0. - Astar dozu hazırlayın. Çantadan 20 mL'lik bir şırınga içine çekin ve kapağını çekin. Bu 20 mL şırınga ve etiketi kalibre edin. Şırınga, radyoaktivitenin tuzlu torba içinde eşit olarak dağıldığından emin olmak için referans kontrolü olarak kalibre edilmiştir.
- Dozu hazırlayın. 50 mL şırınga kullanarak, kırmızı bir Kombi durdurucu ile çanta dan 60 mL çekin. Bu şırınga kalibre edilmez, çünkü radyoaktivite nin konsantrasyonu tuzlu torbaya eklenmeden bilinmektedir (adım 2.1.3). Her iki şırıngayı da taradırına kadar radyokimya laboratuvarında saklayın.
NOT: Terumo şırıngalar etiketli hacmin %20 üzerinde işaretli olduğundan (yani 50 mL şırınga 60 mL'e işaretli olduğundan) 50 mL'lik bir şırıngayda 60 mL hacim çizmek mümkündür. - Referans dozu hazırlayın. 500 mL hacimli şişeyi yaklaşık 480 mL distile su ile doldurun. 18F-FDG'nin 10 MBq'unu şırınganın içine çekin, taşma başlangıç saatine göre bozunma düzeltildi (Denklem 1'i kullanarak) ve şişeye ekleyin. Daha fazla distile su ile 500 mL işaretine kadar hacmi top ve iyice karıştırın. Şırınga için kalibrasyon öncesi ve sonrası etiketleri yapıştırın.
- NMT tarafından Tarayıcı oda hazırlama
- Katılımcı tarayıcıya yerleştirildikten sonra, tıkanıklık oluşursa infüzyon veya kan örnekleri için hattı işlemek veya kurtarmak için çok az yer vardır. Hat tıkanıklığı olasılığını en aza indirmek için tarayıcı odasını hazırlayın.
- Tüm kan toplama ekipmanlarının toplama alanına kolayca ulaşılabilmesini sağlayın. Kanül sonunda ve kan kapları tutacak herhangi bir yüzeye underpads yerleştirin. Düzenli atık ve biyolojik tehlikeli atıklar için çöp kutularını kan toplama bölgesine kolayca ulaşın.
- NMT tarafından infüzyon pompası hazırlama
- Katılımcıya bağlanacak taraftaki tarayıcı odasında infüzyon pompasını ayarlayın. Pompa tabanı etrafında kurşun tuğla inşa ve pompa önünde kurşun kalkan yerleştirin. Katılımcıya infüzyon ulaştırılmasını sağlayan infüzyon pompası için boruyu bağlayın ve doğru infüzyon hızının girilmesini sağlayın. Bu protokol için oran 0,01 mL/s'dir.
- Katılımcının kanülüne bağlanmadan önce tüpü asal. 20 mL astar dozu infüzyon pompasına bağlayın. Katılımcıya bağlanacak tüpün ucunda, üç yönlü bir musluk ve boş bir 20 mL şırınga takın. Musluğun 18F-FDG çözeltisinin anadozdan borudan akmasına ve sadece boş şırınganın içine toplanmasına izin verecek şekilde yerleştirilerek yerleştirildiklerinden emin olun.
- İnfüzyon pompasını 15 mL'lik bir hacim için önceden ayarlayın. Pompadaki Prime düğmesini seçin ve hattı astarlamak için istemleri izleyin.
- 50 mL dozu şırınganın astarlama dozu yerine infüzyon pompasına takın. Üç yönlü musluktaki 15 mL astarlı doz, katılımcı pompaya bağlanmaya hazır olana kadar orada kalabilir.
- NMT, RA ve RG tarafından katılımcı hazırlığı
- Katılımcılara 6 saat oruç tutmasını ve taramaya başlamadan önce sadece su (yaklaşık iki bardak) tüketmelerini tavsiye edin.
- RA'nın onay prosedürlerini yürütmesini ve ek önlemler almasını (örneğin, demografik anketler, bilişsel piller, vb.) edin. NMT ve RG'nin güvenlik ekranlarını, PET taraması için NMT inceleme güvenliğini (örneğin, önceki 8 hafta içinde gebelik, diyabet, kemoterapi veya radyoterapi için dışlanma ve bilinen alerjiler) ve MRG taraması için RG inceleme katılımcı güvenliğini (örn. gebelik, tıbbi veya tıbbi olmayan metalik implantlar, çıkarılamaz diş implantları, klostrofobi) için dışlama.
- Katılımcıyı kanüle edin.
- İki kanül kullanın: biri doz uygulaması, diğeri kan örneklemesi için. En uygun kanül katılımcılar arasında değişir, ancak en uygun damar kan toplama için ayrılmış olmalıdır. 22 G kanül tercih edilen minimum boyut. Kantorken 10 mL bazal kan örneği alın. Hattın açıklığını korumak için basınç altındaki tüm tuzlu floşları kesin.
- Katılımcının kan şekeri seviyesini ve diğer temel kan ölçülerini (örn. hemoglobin) temel örneklemden test edin.
- RG ve NMT tarafından tarayıcıda katılımcı konumlandırma
- RG'nin katılımcıyı tarayıcıdaki konumuna getirin. Uzun taramalar için, katılımcının rahatsızlık tan dolayı okulu bırakma ve hareket etme riskini azaltmak için konforu sağlamak zorunludur. Katılımcı rahat bir vücut ısısı korumak için tek kullanımlık bir battaniye ile kaplı olmalıdır.
- Infüzyon hattını bağlamadan önce en az dirençle patent olduğundan emin olmak için Kanülü NMT'nin yıkamasını sağlayın. Bağlandıktan sonra, boru hafifçe bilek yakın bantlanmış olabilir. Katılımcıya kolunu düz tutmasını emredin. Konfor için köpük veya yastık gibi destekleri kullanın. NMT de en az direnç ile kan çekmek mümkün olduğundan emin olmak için plazma örnekleri için kullanılacak kanül kontrol edin. Katılımcı tarayıcıdayken kanüle daha erişilebilir hale getirmek için normal salinle astarlanmış bir uzatma tüpü bağlamak gerekebilir. Bu gerekli ise, sızıntıları için kontrol edilmelidir.
- Nesne tarayıcı delik olduğunda, her iki kanüle de uygun erişime sahip olup olmadığını NMT kontrol edin.
- Kan alma kanülleri, infüzyon kanülleri veya infüzyon pompası (örn. oklüzyon, pil, ekstravazasyon) ile ilgili herhangi bir sorun varsa NMT'nin rg ve RA'ya herhangi bir zamanda tazyik sırasında bildirmesini sağlayabilir.
3. Katılımcıyı taz
- NMT, RG ve RA ile taramaya başlama
- Tarayın başlangıcında, infüzyon ekipmanını izlemek için NMT'yi tarayıcı odasına yerlebir edin. NMT işitme koruması takıyor ve mümkün olduğunca dozdan radyasyona maruz kalma en aza indirmek için bariyer kalkanı kullanarak emin olun.
- RG, katılımcının doğru konumda olduğundan emin olmak için yerelleştirici tetkikgerçekleştirirken, PET edinimi için ayrıntıları kontrol edin (örn. tetkik süresi, liste modu veri toplama, doğru izotop).
- Protokolü, PET alımının ilk MR'ı ile başlaması için tasarla. RG MRi dizisini hazırlar ve başlatır. 95 dk PET alımının başlangıç saati MRI dizisinin başlangıcına kilitlenir. Gerekirse, NMT PET satın alma sırasında bolus teslim etmelidir (Şekil 1).
- İnfüzyon pompasını çalıştırın. RG, PET satın alımının başlamasından sonra pompayı 30 s başlatmak için NMT'ye (örn. başparmak işareti yle) sinyal vermelidir. Bu protokol, tarama hatası durumunda bir güvenlik tamponu sağlamak için tarama başlangıç saatinden sonra infüzyon pompasını 30 s'yi başlatır. Bu aynı zamanda PET tarar sırasında çekilen ilk görüntütam zaman aktivitesi eğrisi veri toplama için radiotracer uygulama öncesinde beyin indeksler sağlar. NMT 18F-FDG aşılamak için başladı ve hattın hemen oklüzyon olmadığından emin olmak için pompa gözlemlemek var.
- RA'nın kararlaştırılan zamanda herhangi bir dış uyarıcı başlatmasını (yani, fonksiyonel bir çalışma/deneysel bloğun başlangıcında) başlatmasını ve kan örneklerinin zamanlarını hesaplamasını sağlasın. Örnek kayıt formu Ek 1'degösterilmiştir. RA her kan örneğinin öngörülen süresini hesaplamak ve NMT ve laboratuvar asistanı (LA) kopyalarını sağlamak var. RA'nın, NMT'nin kan örneklerini yaklaşık olarak doğru zamanda aldığından ve herhangi bir hata belirtisi için ekipmanı (örn. infüzyon pompası, uyarıcı) izlemesini sağlayın.
- Düzenli zaman aralıklarında kan örneği alın
- NMT ve RA her 10 dakikada bir örnek alsın. Taban çizgisi örneği dahil olmak üzere toplam da genellikle 10 örnek vardır.
- PET taramaları ile aynı anda MRI taramaları elde ederseniz, tarayıcı odasına girerken NMT işitme koruması aşınmaya sahip.
- NMT'nin eldiven giymesini ve kanülün ucunu temizlemesini. Kanül bölgesi kururken, 5 mL ve 10 mL şırınga, vacutainer ve 10 mL tuzlu sifon açın.
- 5 mL şırıngayı kullanarak, 4-5 mL taze kanı çekin ve şırıngayı biyolojik tehlike atıklarında atın.
- 10 mL şırıngayı kullanarak 10 mL'ye kadar kan çekin. Hacmi kan çekilebilir ne kadar kolay sınırlı olabilir. Daha sonra hemoliz olabilir kırmızı kan hücrelerine zarar veren herhangi bir direnç en aza indirmek için önemlidir. Orta toplama noktasında, ra nmt sinyali var, kim kayıt formunda bu kez işaretleyecek(Ek 1) örnek 'gerçek' zaman olarak.
- 10 mL şırıngayı vacutainer'a bağlayın ve kanı ilgili kan tüpüne yatırın.
- Hat pıhtılaşma olasılığını en aza indirmek için, basınç altında bağlantısı kesilen 10 mL tuzlu su yla kanülü hızla temizle.
- Kan örneğini hemen analiz için radyokimya laboratuarına götürün.
- La tarafından kan iplik
- LA tüm ekipman(Tablo 1)hazır olsun ve eldiven giymek. Numuneler için üç raf hazırlayın: biri kan tüpleri için, biri numuneyi pipetleme için, diğeri de dolu pipetli numuneler için (ön ve post-sayma).
- LA'nin, özellikle sayma tüpünü kullanırken, işlem boyunca eldivenleri düzenli olarak değiştirmesini sağlar. LA'nin eldivenlerinde radyoaktif plazma kontaminasyonu varsa, sayma tüpüne aktarılabilir ve numunenin kayıtlı sayısı nın sayısı sahte olarak arttırılabilir.
- Kan örneğinin alındığı ve sayıldığı zaman belirtildiği için, personel kaynaklarının uygunluğu izin verdiği için kan örneği santrifüje konulabilir. Tüm örnekleri 724 x g'lık göreceli bir santrifüj kuvvetinde döndürün. Bu protokol için kullanılan santrifüj ayarları, hızlanma ve yavaşlama eğrileri sekiz olarak ayarlanmış 5 dakika için 2.000 rpm'dir.
- Numune döndürüldükten sonra tüpü pipetleme rafına yerleştirin. Numune ayrımını bozmamak için tüp kapağını çıkarın. Rafa etiketli bir sayma tüpü yerleştirin. Etiket kan tüpüne karşılık gelir.
- Ucun pipete güvenli bir şekilde bağlandığından emin olun. Damlatmak için bir doku hazır layın. Sürekli pipet 1.000 μL plazma kan tüpünden, sayma tüpüne aktarın ve sayma tüpü ve kan tüpü kapakları değiştirin.
- Sayma tüpünü kuyu tezgahına yerleştirin ve 4 dk. Sayma başlangıç saatini her numune için kayıt sayfasına ('ölçüm süresi') kaydedin. Bu, PET satın alma başlangıç saatinde sonraki düzeltmeler için gereklidir. Taşma cama sırasında daha sonraki zaman noktalarında, LA'nin örneklerin birikmesini önlemek için her adımı hızlı bir şekilde gerçekleştirmesini sağlayabilir.
- Herhangi bir kan ürünü atıklarını biyolojik tehlike torbalarında atın.
- LA tüm ekipman(Tablo 1)hazır olsun ve eldiven giymek. Numuneler için üç raf hazırlayın: biri kan tüpleri için, biri numuneyi pipetleme için, diğeri de dolu pipetli numuneler için (ön ve post-sayma).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Çalışmaya özel yöntemler
Burada, temsilsonuçları için çalışmaya özel ayrıntılar raporlanır. Bu ayrıntılar prosedür için kritik değildir ve çalışmalar arasında değişir.
Katılımcılar ve görev tasarımı
Katılımcılara (n = 3, Tablo 2) eş zamanlıBOLD-fMRI/FDG-fPET çalışması yapıldı. Bu makale PET satın alma protokolüne odaklandığı için MR Sonuçları bildirilmemiştir. Katılımcılar 95 dk'lık bir talan boyunca 18F-FDG'den 260 MBq aldı. Katılımcı 1 tama başında bolus olarak tam doz aldı. Katılımcı 2 sadece infüzyon protokolünde dozu aldı. Katılımcı 3 melez %50 bolus artı %50 infüzyon ile aynı dozu aldı. Hem sadece infüzyon hem de bolus/infüzyon protokolleri için infüzyon süresi 50 dk idi.
Görev gömülü blok tasarımında sunuldu (Şekil 2)19. Bu tasarım daha önce görev uyandıranBOLD-fMRI ve FDG-f PET verileri için eşzamanlı kontrast sağlamak için gösterilmiştir. Kısaca, görev 640 s yanıp sönen dama tahtası blokları ve 320 s dinlenme blokları arasında dönüşümlü. Bu yavaş hal değiştirme FDG-f PET kontrastı sağlar. Bu zamanlama parametreleri analiz sırasında birinci düzey genel doğrusal modellere girildi. 640 s checkerboard blokları içinde, dama tahtası ve dinlenme süreleri 20 s/20 s kapalı bir oranda dönüşümlü. BOLD-fMRI'a uygun olan bu hızlı değişim, gelecekteki analiz ve yeniden yapılanma gelişmeleri ile fdg-f PET ile tespit edilebilir olacaktır. Bu protokolde dinlenme süreleri gözleri açık, ekranda merkezi olarak sunulan bir haça sabitlenmiştir.
Görüntü edinme ve işleme
MR ve PET görüntüleri Siemens 3T Biyografi mMR'de elde edildi. PET verileri liste modunda elde edildi. MRI ve PET taramaları aşağıdaki sırada elde edilmiştir (sadece mevcut el yazması ile ilgili görüntüler için sağlanan ayrıntılar): (i) T1 ağırlıklı 3D MPRAGE (TA = 7,01 dk, TR = 1,640 ms, TE = 2,34 ms, flip angle = 8°, FOV = 256 x 256 mm2, voxel boyutu = 1 x 1 x 1 mm
T1 ağırlıklı yapısal görüntüler Boyun-FSL-robustfov26kullanılarak kırpılmış edildi , önyargı N427kullanılarak düzeltilmiş , ve beyin ANTs kullanılarak çıkarılan28,OASIS-20 şablonları ile 2930,31. T1 ağırlıklı görüntüler, antsRegistrationSyN.sh tarafından tanımlanan varsayılan parametre kümesi ileANTs 32 kullanılarak 2 mm MNI şablonuna doğrusal olmayan normalleştirildi.
Bu makale, dinamik FDG-fPET sonuçlarını 16 s'lik kutu boyutuile incelenmiştir. Tüm veriler Siemens Syngo E11p kullanılarak çevrimdışı olarak yeniden oluşturuldu ve psödoCT33kullanılarak zayıflatMa için düzeltildi. Sıradan Poisson sıralı alt küme beklenti maksimizasyonu (OP-OSEM) algoritması ile nokta yayma fonksiyonu (PSF) modelleme34 üç yineleme, 21 alt küme ve 344 x 344 x 127 (voxel boyutu: 2,09 x 2,09 x 2,03 mm3) rekonstrüksiyonu ile kullanılmıştır matris boyutu. Son yeniden yapılanan görüntülere 5 mm 3D Gaussian post-filtering uygulandı.
FSL MCFLIRT35kullanılarak dinamik FDG-fPET görüntülerinde mekansal yeniden hizalama yapıldı. Ortalama bir FDG-PET görüntü tüm dinamik zaman serilerinden türetilmiştir ve gelişmiş normalleştirme araçları (ANT)32kullanılarak bireyin yüksek çözünürlüklü T1 ağırlıklı görüntüye katı bir şekilde normale döndürüldü. Dinamik FDG-fPET görüntüleri daha sonra doğrusal olmayan T1 ile MNI warp ile birlikte katı dönüştürme kullanılarak MNI uzaya normalleştirildi.
Birinci düzey genel doğrusal modeller SPM12 (Wellcome Centre for Human Neuroimaging) kullanılarak tahmin edilebildi ve olay zaman-course (checkerboard on, fiksasyon) ilginin etkisi olarak modellendi. Bir kontrol bölgesi genelinde ortalama alım, frontopolar korteks (sol ve sağFP36),bir covariate olarak dahil edildi. Model, genel normalleştirme, yüksek geçişli filtre, hemodinamik yanıtlı kıvrım, otoregresif model veya maskeleme eşiği içermiyordu. hOC1−5'te görsel korteksin açık bir maskesi (sol ve sağ hOC1,2,3d,3v,4d,4la4lp,4v,537,38,39; SPM Anatomi Araç Kutusu v 2.2b40,41,42) modele model tahminini ilgi çekici bölgelerle (YG) sınırlamak için dahil edilmiştir. Klinik ortamda beyin atlasları kullanılarak birden fazla bölge analiz edilir. T kontrastları, p = 0.1 (düzeltilmemiş), k = 50 voxel'de serbestçe eşikli bireysel düzey etkinliğin parametre eşlerini tahmin etmek için kullanılmıştır. Her birey için sonuçlar da Ek 2'debirden fazla eşikte gösterilir.
Plazma radyoaktivite konsantrasyonu sonuçları
Her katılımcı için plazma radyoaktivite konsantrasyon eğrisi Şekil 3'teverilmiştir. En büyük pik plazma radyoaktivite konsantrasyonu (3.67 kBq/mL) bolus yöntemi ile elde edildi. Şekil 3'ün görsel incelemesi, zirvenin protokolün ilk 10 dakikasında oluştuğunu ve bundan sonra konsantrasyonun azaldığını göstermektedir. Arteriyel veya otomatik örneklemeyi 1 dakikadan daha düşük bir oranda kullanan protokollerin ilk dakika içinde plazma konsantrasyonunun zirve olacağını unutmayın. Buradaki gecikme, ilk kan örneğinin bolus sonrası 5 dk.da alınmasıdır. Kayıt döneminin sonunda plazma radyoaktivitesi pikin %35'i (1.28 kBq/mL) idi. Sadece infüzyon protokolü 50 dk'da maksimum (2,22 kBq/mL) ulaştı. Kayıt döneminin sonunda konsantrasyon pikinin %68'inde (1.52 kBq/mL) sürdürüldü. Bolus/infüzyon protokolü, sadece bolus protokolü gibi ilk 5 dk içinde en yüksek plazma radyoaktivite konsantrasyonuna (2.77 kBq/mL) ulaşmıştır. Kayıt döneminin sonunda bolus/infüzyon konsantrasyonu pikin %53'ü (1.49 kBq/mL) idi.
Nitel olarak, plazma radyoaktivite düzeyleri bolus/infüzyon protokolünde en uzun süre sürdürüldü. Hem sadece infüzyon hem de bolus/infüzyon protokolleri infüzyon dönemi sona erdiğinde radyoaktivitede belirgin bir azalma (50 dk) göstermektedir. Sadece bolus ve bolus/infüzyon protokolleri ile görsel olarak karşılaştırılanınca, enjeksiyon sonrası 40 dk ile sadece bolus ile bolus/infüzyonda plazma radyoaktivitesi daha küçüktü. Kritik olarak, plazma radyoaktivitesi bolus/infüzyon protokolünde yaklaşık 40 dk'lık bir süre boyunca minimal olarak çeşitlendi. Buna karşılık, ne infüzyon-sadece protokol tutarlı bir niteliksel olarak sürekli bir süre sergilemek.
PET Sinyal Sonuçları
Genel doğrusal modelden bireysel düzeyde parametre haritaları, PET sinyali ve GLM takıldı tepkisi ve hatalar Şekil 4'tegösterilmiştir. Parametre haritaları ek 2'dekifarklı istatistiksel eşiklerde de gösterilmiştir.
Şekil 4ii, üç yönetim protokolü için çift taraflı görme korteksinde (hOC1−5) ve kontrol bölgesinde (frontal direk, FP1/2) teşlasyon dönemi boyunca (yani stimülasyon ve dinlenme periyotları boyunca) PET sinyalini gösterir. Nitel olarak, bolus/infüzyon katılımcısı, sadece bolus ve infüzyona özel katılımcılara göre RoI'lar arasında daha net farklar gösterdi. Bolus/infüzyon protokolü için frontopolar RoI en yüksek görüntü yoğunluğunu, en düşük ise hOC4'ü gösterdi. Sadece bolus katılımcısı için benzer bir eğilim vardı, hOC5 ve FP1/2 en yüksek yoğunluğu gösterirken, hOC4 en düşük seviyedeydi. Sadece infüzyon katılımcısı için FP1/2 ve sağ hOC5, kalan ROI'lar arasında çok az fark la en yüksek yoğunluğu gösterdi.
Şekil 4ii'nin görsel incelemesi, bolus'un sadece protokolünde, bolus'un ardından sinyalde keskin bir artış olduğunu göstermektedir. Alımın eğimi sonraki 20−30 dakika içinde nispeten hızlıdır, ancak ölçüm periyodunun geri kalanında alım oranı azalır. Bolus/infüzyon protokolünde, sadece bolus protokolüne göre daha küçük büyüklükte olan taramayın başlangıcında alımda keskin bir artış vardır ve alım, tetkik süresince nispeten daha hızlı bir hızda devam eder. Kayıt döneminin sonunda, bolus/infüzyon protokolü sadece bolus protokolünden daha büyük bir alım gösterir. Buna karşılık, sadece infüzyon protokolü tararın ilk 40 dakikası için düşük sinyal gösterir ve pik alımı yalnızca bolus veya bolus/infüzyon protokolünden önemli ölçüde daha düşüktür. Alım, tararın ilk ~50 dakikasında en hızlırdır ve kayıt periyodunun geri kalanı için yavaÅ latır.
Parametre Haritaları ve Donatılmış Yanıt Sonuçları
Şekil 4i üç yönetim protokolü için bireysel düzeyde T haritaları gösterir. Şekil 4iii, her bir konu için en yüksek voxel'deki genel doğrusal modeli ve hatayı gösterir. Yalnızca infüzyon protokolü(Şekil 4Biii)için ölçek, yalnızca bolus ve bolus/infüzyon protokollerinden daha büyüktür. Ayrıca, yalnızca infüzyon protokolü için, ilk dinlenme bloğu sırasındaki sinyal sıfıra yakındı, çünkü izleyicinin çok azı bu süre içinde uygulanmıştı ve bu blok göz önüne alındığında genel doğrusal model tahmini başarısız oldu. Böylece, ilk görev bloğundan başlayarak bu katılımcı için genel doğrusal model tahmin edildi ve monte edilen yanıt ilk dama tahtası döneminin başından itibaren gösterilir.
Zaman içinde görev efektlerini görselleştirmek için, her konu için zaman ders verileri ayıklandı (ilk eigenvariate) ve varyasyon katsayısının tersi (ortalama/standart sapma) her blok için hesaplandı. Varyasyon katsayısının tersi, sinyal-gürültü oranına yaklaşık olarak gelir. Şekil 5'tende görüleceği gibi, sinyal üç protokol için kayıt dönemi boyunca kabaca doğrusal olarak artmıştır. Hattın eğimi yalnızca infüzyon protokolü (m = 2.794), sadece bolus için ara (1.377) ve bolus/infüzyon protokolü için en küçüğü (1.159) için en yüksekti.
Şekil 1: FDG-fPET deneyleri için prosedürlerin akış şeması. Top: işe alım öncesi katılımcıların ön tarama prosedürleri. Alt: yalnızca bolus (solda), infüzyon-only (ortada) ve bolus/infüzyon (sağ) protokolleri için prosedürler. Her işlemden sorumlu personel parantez içinde listelenir. Bölüm tanımlayıcıları, yordamın açıklandığı metindeki bölümlere başvurur. *EXCL, katılımcıların MR veya PET tarama uyumsuzluğu için veya çalışmaya giriş gerekliliklerini (örn. bilişsel ve psikolojik gereksinimler) karşılayamayan zaman puanlarını gösterir. NMT = Nükleer Tıp Teknoloğu, RA = Araştırma Asistanı, RG = Radyograf, LA = Laboratuvar Asistanı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Zamanlama parametreleri ve üç protokolden öngörülen plazma radyoaktivitesi. Kırmızı, yeşil ve mavi izler sırasıyla bolus, infüzyon ve bolus/infüzyon protokolleri için varsayımsal plazma radyoaktivite eğrilerini temsil eder. Bu izlemelerin yalnızca açıklayıcı amaçlar için olduğunu unutmayın. Elde edilen plazma radyoaktivite eğrileri için Şekil 3'e bakınız. Zamanlama parametreleri beklenen plazma radyoaktivitesine göre görevin göreceli zamanlamasını göstermek için eklenir. Gömülü blok tasarımı (Jamadar ve ark. 201919) dama tahtası stimülasyonu ve gözleri açık dinlenme arasında yavaş bir değişim (10/5 dk) vardır. 'On' blokları içinde gömülü hızlı alternatif (20 s) bir/kapalı tasarım. Yavaş alternasyon FDG-fPET kontrastı sağlar. Hızlı değişim BOLD-fMRI kontrastı sağlar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Üç katılımcı için plazma radyoaktivite eğrileri. Çürüme, kanın örnekalınılan zamana kadar düzeltildi. Ok, yalnızca infüzyon ve bolus/infüzyon protokolleri için infüzyonun kesilmesini gösterir. Zaman dakikalar içinde. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Genel doğrusal model, PET sinyali ve GLM'den tek tek düzey parametre haritaları yanıt ve hataya uygun. (i) P (düzeltilmemiş) < 0.1, k = 50 voxel'de eşikli üç deneğin her biri için ayrı düzeyde istatistiksel parametre (T) haritaları. (ii) İlgi bölgelerinde görsel korteks genelinde PET sinyali: beş oksipital (sol ve sağ hOC1, hOC2, ortalama hOC3d/3v, ortalama 4d/4la/4lp/4v, hOC5) ve frontal (sol ve sağ ortalama FP1/2) kontrol alanları. Sol bölgelerin düz çizgilerle, sağ bölgelerin noktalı çizgilerle gösterildiğini unutmayın. (iii) Her konuda ki etkinliğin zirvesi için zaman içinde uygun ve hata modeli. Ok infüzyon periyodunun sonunu gösterir. (Aiii) bolus-sadece pik aktivite MNI koordinat (-24, -100, 12), T = 4.07; infüzyon-sadece (Biii) pik aktivite MNI koordinat (10, -86, 12), T = 4.25; bolus/infüzyon pik aktivite koordinatı (26, -65, -10), T = 5.17. Yalnızca infüzyon protokolü için, modelin çok düşük bir sinyal nedeniyle ilk dinlenme dönemi için tahmin edilemediğini unutmayın. Ayrıca sadece bolus ve bolus/infüzyon protokollerine göre yalnızca infüzyon protokolü için daha büyük ölçek lere dikkat edin. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Kayıt dönemi boyunca gürültü oranına işaret. Arsa, her dama tahtası bloğundaki en yüksek voxel içindeki etkinliğin ilk eigenvariatının varyasyon katsayısının (ortalama/SD) tersini gösterir. SD = standart sapma. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Katılımcı 1 | Katılımcı 2 | Katılımcı 3 | |
| Yönetim protokolü | bolus sadece | infüzyon sadece | bolus/infüzyon |
| Yaş (yıl) | 18 | 19 | 19 |
| Seks | F | M | F |
| El teslimi | R | R | R |
| Eğitim Yılları | 12 | 14 | 14 |
| Mevcut Eksen I Psikiyatrik hastalık | Hiçbiri | Hiçbiri | Hiçbiri |
| Kardiyovasküler Hastalık Öyküsü | Hiçbiri | Hiçbiri | Hiçbiri |
| Düzenli İlaç | Hiçbiri | Hiçbiri | Hiçbiri |
Tablo 1: Üç katılımcının demografik bilgileri.
Ek 1: Örnek katılımcı kayıt formu. Bu protokolde RA, bolus ve infüzyon başlangıcının ve kan örneklerinin zamanının hesaplanmasının zamanını kaydetmekten sorumludur. RA daha sonra bu formun kopyalarını NMT ve LA'ye sağlar. Deneme sırasında RA, numunelerin sonraki çürüme düzeltmesi için alındığı süreleri kaydeder. LA, notlar bölümünde ölçüm zamanını ve ölçüm değerlerini kaydeder. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayın (İndirmek için sağ tıklatın).
Ek 2: Farklı istatistiksel eşiklere sahip istatistiksel parametre haritalarında değişkenlik. Sonuçlar p = 1.0 ile FWE p < 0.05 arasında bir dizi eşikte dilimler halinde sunulur. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayın (İndirmek için sağ tıklatın).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
FDG-PET, serebral glukoz metabolizması indeksindeki glikoz alımını ölçen güçlü bir görüntüleme teknolojisidir. Bugüne kadar, FDG-PET kullanarak en nörolojik çalışmalar geleneksel bir bolus yönetim yaklaşımı kullanmak,taşma2 boyunca tüm metabolik aktivitenin ayrılmaz bir liğini temsil eden statik bir görüntü çözünürlüğü ile . Bu el yazması iki alternatif radiotracer yönetim protokolleri açıklar: infüzyon-sadece (örneğin, Villien ve ark.19,21) ve melez bolus / infüzyon (örneğin, Rischka ve ark.20) protokolleri. Üç protokol, bireysel düzeyde bir uyarıcıya zaman alalı 16 s'lik bir zamansal çözünürlüğü gösterdi.
Yöntemdeki kritik nokta tarama protokolünün başlangıcıdır. Bu noktada, PET ediniminin başlangıcı BOLD-fMRI dizisinin başlangıcına (eşzamanlı MR-PET kullanıyorsa) ve uyarıcı sunumun başlangıcına kilitlenmelidir. Uyarıcı başlangıçlar ve süreler birinci düzey modeller için tararbaşlangıcına kilitlenebilir olmalıdır. Sadece bolus protokolünde, bolus pik sinyali yakalamak için PET alımının başında teslim edilmelidir (Şekil 4). Sadece infüzyon protokolünde, infüzyonun başlangıcı, birinci düzeyde alımın doğru bir şekilde modellemesini sağlamak için PET edinimine kilitlenmelidir. Bolus/infüzyon protokolünde, bolus PET edinimi için zaman kilitli olmalı, infüzyon bolus sonra bilinen, kısa bir süre içinde başlayan. Prosedürlerin bu kısa süre içinde doğru akabilmesi için, personelin her birinin (NMT, RG, RA) taramaya başlamadan önce yeterince hazırlanmasıgerekmektedir( Şekil 1 ). Bu kritik aşamanın zamanlaması koreografisi için 'kostümlü provalar' tavsiye edilir.
Bugüne kadar, yaklaşık 60 denek laboratuarımızda bu protokollerden biri kullanılarak test edilmiştir (yalnızca infüzyon protokolü kullanılarak en büyük sayı). Konu yıpratma veya edinme hatasının iki yaygın nedeni vardır. (1) Araştırmacılar, damarları bulmakta güçlük çektiği için katılımcıyı kanüle edemezler. Bu sorunu çözmek için, tüm katılımcıların tramadan önce en az iki bardak su içmesi gerekmektedir. Sadece bir kanül elde edilebilirse, o katılımcı için kan örneklemesi atlanır. (2) Katılımcılar tazyikini tamamlayamazlar. MRG'nin aksine, PET edinimi duraklatılamaz ve yeniden başlatılamaz. Taranan katılımcının geri çekilmesinin en yaygın nedenleri tuvalet molaları ve termal regülasyondaki güçlüklerdir. Katılımcılar, tramadan önce su tüketme ihtiyacının idrar yapma ihtiyacını artırdığını bildirdiler. Bu nedenle, tüm katılımcıların taramadan önce bunu yapmaları gerekmektedir. Katılımcılar ayrıca izleyicinin infüzyonunun onları çok soğuk hissettirdiği ve bazı kişilerde titremenin tetiklediği bildirilmiştir. Daha önceki çalışmalar ortam sıcaklığının FDG-PET taramalarında artefakt aktivitesini etkileyebildiği gösterilmiştir46. Bu sorun, tarar sırasında tüm katılımcılar için tek kullanımlık bir yorgan kullanılarak giderilir.
Sonuçlar, üç yönetim protokolü için bireysel konu düzeyinde gösterilir. Beklendiği gibi, kan plazmaradyoaktivite konsantrasyonu(Şekil 3)sadece bolus protokolü için en büyük zirveye sahipti, ancak en kalıcı radyoaktivite bolus/infüzyon protokolünde elde edildi. Plazma konsantrasyonu sadece infüzyon protokolü için en düşük seviyedeydi. Hem sadece infüzyon hem de bolus/infüzyon protokolleri için infüzyon un durması ile konsantrasyon azalmıştır. ROI'lar arasında PET sinyali(Şekil 4Bii)bolus/infüzyon protokolündeki en büyük sinyali gösterdi. Bu katılımcı aynı zamanda ROI'lar arasındaki en net farkı da gösterdi. Nitel olarak, PET sinyali sadece infüzyon protokolünde en zayıf ıstırdı. Yalnızca infüzyon protokolünün daha uzun bir deneyde (>50 dk) daha iyi sonuçlar doğurur. Ancak, bu büyük olasılıkla katılımcı yıpratma oranını artıracak. Birinci düzey genel doğrusal modellerde, sadece bolus ve bolus/infüzyon protokollerine göre sadece infüzyon protokolünde model hatası çok daha büyüktü (Şekil 4iii). Görev dönemlerinde sinyal-gürültü(Şekil 5)kayıt dönemi boyunca en kararlı sinyalin bolus/infüzyon protokolü kullanılarak alındığını ileri sürmüştür. Bu etkilerin daha büyük bir örneklemde sürdürülüp sürdürüldüğünü belirlemek için daha ileri çalışmalar yapılması gerekmektedir.
fPET nispeten yeni bir yöntemdir (ilk Villien ve ark.21tarafından yayınlanan), ve statik PET ve MRI / fMRI gibi geleneksel nörogörüntüleme yaklaşımları ile karşılaştırıldığında elde etmek için veri nispeten karmaşıktır. Bu nedenle, veri toplama protokolleri için iyileştirme için önemli bir alan vardır. Bu çalışmada, üç izleyici yönetim protokolü (sadece bolus, infüzyon ve bolus plus infüzyonu) için satın alma protokolü ve her yöntem için ayrı deneklerin temsili sonuçları yer almıştır. Bu grupta, prosedürün invazivliği ve yerinde md gereksinimi nedeniyle arteriyel örnekleme yapılmamıştı. Bu nedenle görüntü analizlerimiz arteriyel örnekleme nin sağladığı nicel bilgilerden yararlanamaz. Hahn ve ark.17 sürekli infüzyon FDG-fPET için glukoz (CMRGlc) kortikal serebral metabolik hızı belirlemek için arteriyel ve venöz örnekleme arasında mükemmel bir anlaşma bulundu unutmayın. Diğer yayınlanan eserler43,44,45 ayrıntılı olarak PET için arteriyel, venöz ve görüntü türemiş giriş fonksiyonları tartışmak.
Manuel kan örnekleme, arteriyel veya venöz olsun, tarama devam ederken personel tarayıcı odasına girmek için gerektirir. Çoğu tarayıcıda tarayıcı odası için bir RF kilidi vardır, bu da personelin MR görüntülerinde elektromanyetik girişim emzitlerine neden olmadan tarama sırasında odaya erişmesini sağlar. Ancak, tarama sırasında odaya giren personel personele radyasyon maruziyetini artırabilir, katılımcının rahatsızlıklarına neden olabilir ve katılımcı hareketini artırabilir ve bilişsel görevlerden kopabilir. Bu faktörler, gerektiği kadar az örnek toplanmasını teşvik. Doz uygulanırken her 5−10 dakikada bir numune almak, burada incelenen üç protokolden beklenen düşük frekanslı kan dinamiği gözlemlemek için yeterlidir. Ancak bu örnekleme hızı, bolus uygulamasından sonra zirvenin tam büyüklüğü ve şekli olmak üzere yüksek frekanslı zamansal karakteristikleri ölçme yeteneğini sınırlar. Bu özelliklerin önemli olduğu durumlarda, otomatik kan örnekleme ekipmanının kullanımı yararlı olabilir.
Son olarak statik görüntüleme için geleneksel PET modelleme yöntemleri geliştirilmiştir (örn. kinetik, Patlak). FPET verilerine uygulama için matematiksel modelleri güncelleştirmek için daha fazla çalışma gereklidir.
Özetle, bu el yazması 16 s çözünürlüğe sahip yüksek zamansal çözünürlük FDG-PET için FDG radyotracer uygulamasının alternatif yöntemlerini sunmaktadır. Bu zamansal çözünürlük literatürdeki mevcut standartlarla olumlu karşılaştırır. Hahn et al., Jamadar et al., ve Villien et al.17,18,19,21 rapor FDG-fPET 1 dk çözünürlük ile, ve Rischka ve ark20 12 s bir çerçeve süresi ile istikrarlı FDG-fPET sonuçları elde %20/80 bolus artı infüzyon uyguluyor. Burada sunulan bolus/infüzyon protokolü, sadece bolus ve infüzyon protokollerine göre en uzun süre en kararlı sinyali sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan etmezler. Finansman kaynağı, verilerin tasarımı, toplanması, analizi ve yorumlanması nda yer almadı.
Acknowledgments
Jamadar, Avustralya Araştırma Konseyi (ARC) Discovery Early Career Researcher Award (DECRA DE150100406) tarafından desteklenmiştir. Jamadar, Ward ve Egan, ARC İntegratif Beyin Fonksiyonu Mükemmellik Merkezi (CE114100007) tarafından desteklenir. Chen ve Li Reignwood Kültür Vakfı'nın finansmanı ile desteklenir.
Protokolü Jamadar, Ward, Carey ve McIntyre tasarladı. Carey, McIntyre, Sasan ve Fallon verileri topladı. Jamadar, Ward, Parkes ve Sasan verileri analiz etti. Taslağın ilk taslağını Jamadar, Ward, Carey ve McIntyre yazdı. Tüm yazarlar gözden geçirdim ve son sürümü onayladı.
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. |
References
- Heurling, K., et al. Quantitative positron emission tomography in brain research. Brain Research. 1670, 220-234 (2017).
- Chen, Z., et al. From simultaneous to synergistic MR-PET brain imaging: A review of hybrid MR-PET imaging methodologies. Human Brain Mapping. 39 (12), 5126-5144 (2018).
- Jones, T., Rabiner, E. A. The development, past achievements, and future directions of brain PET. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 32 (7), 1426-1454 (2012).
- Kety, S. S. Metabolism of the nervous system. , Elsevier. 221-237 (1957).
- Sokoloff, L. The metabolism of the central nervous system in vivo. Handbook of Physiology, section I, neurophysiology. 3, 1843-1864 (1960).
- Harris, J. J., Jolivet, R., Attwell, D. Synaptic energy use and supply. Neuron. 75 (5), 762-777 (2012).
- Mosconi, L., et al. FDG-PET changes in brain glucose metabolism from normal cognition to pathologically verified Alzheimer's disease. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 36 (5), 811-822 (2009).
- Pagano, G., Niccolini, F., Politis, M. Current status of PET imaging in Huntington's disease. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 43 (6), 1171-1182 (2016).
- Petit-Taboue, M., Landeau, B., Desson, J., Desgranges, B., Baron, J. Effects of healthy aging on the regional cerebral metabolic rate of glucose assessed with statistical parametric mapping. Neuroimage. 7 (3), 176-184 (1998).
- Chugani, H. T., Phelps, M. E., Mazziotta, J. C. Positron emission tomography study of human brain functional development. Annals of Neurology. 22 (4), 487-497 (1987).
- Phelps, M. E., Mazziotta, J. C. Positron emission tomography: human brain function and biochemistry. Science. 228 (4701), 799-809 (1985).
- Zimmer, E. R., et al. [18 F] FDG PET signal is driven by astroglial glutamate transport. Nature Neuroscience. 20 (3), 393 (2017).
- Roberts, R. P., Hach, S., Tippett, L. J., Addis, D. R. The Simpson's paradox and fMRI: Similarities and differences between functional connectivity measures derived from within-subject and across-subject correlations. Neuroimage. 135, 1-15 (2016).
- Horwitz, B. The elusive concept of brain connectivity. Neuroimage. 19 (2), 466-470 (2003).
- Moses, W. W. Fundamental limits of spatial resolution in PET. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 648, S236-S240 (2011).
- Tomasi, D. G., et al. Dynamic brain glucose metabolism identifies anti-correlated cortical-cerebellar networks at rest. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 37 (12), 3659-3670 (2017).
- Hahn, A., et al. Quantification of task specific glucose metabolism with constant infusion of 18F-FDG. Journal of Nuclear Medicine. 57 (12), 1933-1940 (2016).
- Hahn, A., et al. Task-relevant brain networks identified with simultaneous PET/MR imaging of metabolism and connectivity. Brain Structure and Function. 223 (3), 1369-1378 (2018).
- Jamadar, S. D., et al. Simultaneous task-based BOLD-fMRI and [18-F] FDG functional PET for measurement of neuronal metabolism in the human visual cortex. Neuroimage. 189, 258-266 (2019).
- Rischka, L., et al. Reduced task durations in functional PET imaging with [18F] FDG approaching that of functional MRI. Neuroimage. 181, 323-330 (2018).
- Villien, M., et al. Dynamic functional imaging of brain glucose utilization using fPET-FDG. Neuroimage. 100, 192-199 (2014).
- Carson, R. E. PET physiological measurements using constant infusion. Nuclear Medicine and Biology. 27 (7), 657-660 (2000).
- Carson, R. E., et al. Comparison of bolus and infusion methods for receptor quantitation: application to [18F] cyclofoxy and positron emission tomography. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 13 (1), 24-42 (1993).
- National Health and Medical Research Council. National statement on ethical conduct in human research. , (2007).
- Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency. Code of practice for the exposure of humans to ionizing radiation for research purposes. , (2005).
- Jenkinson, M., Beckmann, C. F., Behrens, T. E., Woolrich, M. W., Smith, S. M. FSL. Neuroimage. 62 (2), 782-790 (2012).
- Tustison, N. J., et al. N4ITK: improved N3 bias correction. IEEE Transactions on Medical Imaging. 29 (6), 1310 (2010).
- Avants, B., Klein, A., Tustison, N., Woo, J., Gee, J. C. 16th Annual Meeting for the Organization of Human Brain Mapping. , (2010).
- Avants, B. B., Epstein, C. L., Grossman, M., Gee, J. C. Symmetric diffeomorphic image registration with cross-correlation: evaluating automated labeling of elderly and neurodegenerative brain. Medical Image Analysis. 12 (1), 26-41 (2008).
- Klein, A., et al. Mindboggling morphometry of human brains. PLoS Computational Biology. 13 (2), e1005350 (2017).
- Tustison, N. J., et al. Large-scale evaluation of ANTs and FreeSurfer cortical thickness measurements. Neuroimage. 99, 166-179 (2014).
- Avants, B. B., et al. A reproducible evaluation of ANTs similarity metric performance in brain image registration. Neuroimage. 54 (3), 2033-2044 (2011).
- Burgos, N., et al. Attenuation correction synthesis for hybrid PET-MR scanners: application to brain studies. IEEE Transactions on Medical Imaging. 33 (12), 2332-2341 (2014).
- Panin, V. Y., Kehren, F., Michel, C., Casey, M. Fully 3-D PET reconstruction with system matrix derived from point source measurements. IEEE Transactions on Medical Imaging. 25 (7), 907-921 (2006).
- Jenkinson, M., Bannister, P., Brady, M., Smith, S. Improved optimization for the robust and accurate linear registration and motion correction of brain images. Neuroimage. 17 (2), 825-841 (2002).
- Bludau, S., et al. Cytoarchitecture, probability maps and functions of the human frontal pole. Neuroimage. 93, 260-275 (2014).
- Amunts, K., Malikovic, A., Mohlberg, H., Schormann, T., Zilles, K. Brodmann's areas 17 and 18 brought into stereotaxic space-where and how variable? Neuroimage. 11 (1), 66-84 (2000).
- Malikovic, A., et al. Cytoarchitectonic analysis of the human extrastriate cortex in the region of V5/MT+: a probabilistic, stereotaxic map of area hOc5. Cerebral Cortex. 17 (3), 562-574 (2006).
- Wilms, M., et al. Human V5/MT+: comparison of functional and cytoarchitectonic data. Anatomy and Embryology. 210 (5-6), 485-495 (2005).
- Eickhoff, S. B., Heim, S., Zilles, K., Amunts, K. Testing anatomically specified hypotheses in functional imaging using cytoarchitectonic maps. Neuroimage. 32 (2), 570-582 (2006).
- Eickhoff, S. B., et al. Assignment of functional activations to probabilistic cytoarchitectonic areas revisited. Neuroimage. 36 (3), 511-521 (2007).
- Eickhoff, S. B., et al. A new SPM toolbox for combining probabilistic cytoarchitectonic maps and functional imaging data. Neuroimage. 25 (4), 1325-1335 (2005).
- Everett, B. A., et al. Safety of radial arterial catheterization in PET research subjects. Journal of Nuclear Medicine. 50 (10), 1742-1742 (2009).
- Takagi, S., et al. Quantitative PET cerebral glucose metabolism estimates using a single non-arterialized venous-blood sample. Annals of Nuclear Medicine. 18 (4), 297-302 (2004).
- Zanotti-Fregonara, P., Chen, K., Liow, J. S., Fujita, M., Innis, R. B. Image-derived input function for brain PET studies: many challenges and few opportunities. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 31 (10), 1986-1998 (2011).
- O'Loughlin, S., Currie, G. M., Trifonovic, M., Kiat, H. Ambient temperature and cardiac accumulation of 18F-FDG. Journal of Nuclear Medicine Technology. 42 (3), 188-193 (2014).
