Uçuş Zamanı Pozitron Emisyon Tomografisi-Bilgisayarlı Tomografi Tarayıcı Kullanılarak Beyin Oksijen ve Glikoz Metabolizmasının Çok İzleyicili Çalışmaları

Özet

PET ile oksijen ve glukoz metabolizmasının kantitatif ölçümleri yerleşik teknolojilerdir, ancak pratik protokollerin ayrıntıları literatürde seyrek olarak tanımlanmıştır. Bu makale, son teknoloji pozitron emisyon tomografisi-bilgisayarlı tomografi tarayıcısında başarıyla uygulanan pratik bir protokolü sunmaktadır.

Özet

Yazarlar, pozitron emisyon tomografisi (PET) kullanarak, serebral metabolik glikoz hızı (CMRGlc), serebral metabolik oksijen hızı (CMRO₂), serebral kan akışı (CBF) ve serebral kan hacmi (CBV) ölçümlerini birleştiren ve beyin aerobik glikoliz (AG) tahminleriyle sonuçlanan çoklu radyofarmasötik izleyiciler içeren bir paradigma geliştirdiler. Oksidatif ve oksidatif olmayan glikoz metabolizmasının bu in vivo tahminleri, insan beyninin sağlık ve hastalık alanındaki çalışmaları ile ilgilidir. En yeni pozitron emisyon tomografisi-bilgisayarlı tomografi (PET-CT) tarayıcıları, uçuş süresi (TOF) görüntüleme ve uzamsal çözünürlükte kritik iyileştirmeler ve artefaktların azaltılmasını sağlar. Bu, daha düşük radyoizleyici dozları ile görüntülemenin önemli ölçüde iyileştirilmesine yol açmıştır.

En yeni PET-CT tarayıcıları için optimize edilmiş yöntemler, solunan ¹⁵O-etiketli karbon monoksit (CO) ve oksijen (O₂), intravenöz ¹⁵O-etiketli su (H₂O) ve ¹⁸F-deoksiglukoz (FDG) dizisinin uygulanmasını içerir - tümü CMRGlc, CMRO_2'nin yüksek çözünürlüklü, kantitatif ölçümlerini sağlayan 2 saatlik veya 3 saatlik tarama oturumları içinde, CBF, CBV ve AG. Bu yöntem belgesi, izleyici kinetik modeller ve arteriyel kan örnekleri ile beyin metabolizmasını ölçmek için tasarlanmış taramanın pratik yönlerini açıklar ve insan beyni metabolizmasının görüntüleme ölçümlerine örnekler sunar.

Giriş

İnsan beyni, metabolizma için ağır bir oksijen ve glikoz tüketicisidir. Sağlıklı insan beynindeki glikoz metabolizmasının bir kısmı, amaçları yoğun bir şekilde araştırılan beyin aerobik glikolizi (AG) olarak bilinen oksijen kullanımının dışında gerçekleşir 1,2,3,4,5. Hayvan modellerinde ve insanlarda yapılan önceki çalışmalar, AG ile gelişim ve yaşlanma, sinaptik ve nörit gelişimi, hafıza, Alzheimer hastalığında amiloid birikimi ve beyaz cevher fonksiyonu ve hastalığı arasında bir ilişki olduğunu bildirmektedir 1,6,7,8,9,10,11,12,13 . Bu nedenle, insan beynini yaşlandıkça ve yaralanma ve hastalığa maruz kaldıkça daha iyi anlamak için AG ve beyin metabolizmasının diğer yönlerini incelemeye devam eden bir ilgi vardır.

Şu anda, insan beyni AG'yi in vivo olarak değerlendirme yöntemleri, serebral metabolik glikoz hızı (CMRGlc)¹⁴, serebral metabolik oksijen hızı (CMRO₂)¹⁵, serebral kan akışı (CBF)¹⁶ ve serebral kan hacminin (CBV)¹⁷ her birini ölçmek için çoklu oksijen ve glikoz radyoizleyicilerle PET görüntüleme gerektirmektedir. Görüntülemenin ötesinde, PET ile beyin metabolizmasının kantitatif olarak ölçülmesi, tipik olarak invaziv arteriyel kanülasyon ve örnekleme yoluyla arteriyel giriş fonksiyonunun değerlendirilmesi de dahil olmak üzere başka karmaşıklıklar gerektirir; katılımcıların baş hareketini kısıtlarken radyoizleyici soluma talimatlarını tam olarak takip etmelerini sağlamak; çok kısa yarılanma ömrüne (2 dakika) sahip radyoizleyicilerin güvenli ve etkili bir şekilde kullanılması; büyük veri kümelerini yönetmek; ve metabolik parametreleri doğru bir şekilde hesaplamak için gelişmiş analitik yöntemler gerçekleştirmek. Ayrıca, CMRGlc ^5,14'ün tahmini için [¹⁸F]FDG kullanmanın sınırlamaları da dikkate değerdir.

Bu protokol, deneyimlerimize göre kantitatif beyin metabolizmasının başarılı ölçümleri için en uygun pratik konuları ele almaktadır. Bu protokol, yaygın hatalardan kaçınmak için temel prosedürlerin bir tanımını ve uyarı notlarını içerir. Metabolizma, sinirbilim, görüntüleme, izleyici kinetiği ve radyoizleyici PET görüntülemeden çıkarım yöntemlerinin daha genel ilkelerinin dikkatli bir şekilde tartışılmasını erteler. Hedef kitle, PET kullanarak metabolik ölçümlere yeni başlayanların yanı sıra ¹⁵O radyoizleyici kullanmakla ilgilenen daha deneyimli PET araştırmacıları ve klinisyenleri içerir. Bu protokol, insan görüntüleme çalışmalarına, invaziv tıbbi prosedürlere, radyoizleyicilere ve kantitatif çıkarım yöntemlerine aşinalık olduğunu varsayar. Genel olarak beyin PET görüntülemesi¹⁸ ve ¹⁵O-oksijen PET için daha spesifik olarak¹⁹ hakkında çok sayıda, mükemmel referans bulunmaktadır. [¹⁸F]FDG'nin yanı sıra PET gerçekleştirmenin diğer pratik konuları için, Turku PET Merkezi, değerli referans materyallerinin yanı sıra kapsamlı birincil araştırma literatürüne^{bağlantılar sağlar 20}.

Protokol bölümleri, uyumluluk ve başarılı tarama için gerekli olan katılımcı seçimi ile ilgili hususlarla başlar. Daha sonra, protokol, nöroanatomi için MRG ile destekleyici tarama ile ilgili hususları ana hatlarıyla belirtir. Daha sonra protokol, oksijen ve glikoz metabolizmasının miktar tayini için önemli olan önlemleri içeren klinik laboratuvar siparişlerini açıklar. Daha sonra, protokol siklotron ve radyofarmasötiklerin dağıtımını içeren konuları listeler. Açıklamalar, yalnızca görüntüleme tesisindeki bakım noktasında çalışan araştırmacıların bakış açısını alır ve siklotron tesisleri ve personeli için gerekli olan hususları göz ardı eder. Daha sonra, protokol arteriyel hatların hazırlanmasını ve yönetilmesini detaylandırır. Arteriyel hatların kurulması ve sürdürülmesi, kurumlara özgü uyum kriterlerinin karşılanmasını gerektirir ve protokol, başarılı iş akışlarının ana hatlarını çizer. Daha sonra protokol, katılımcı konumlandırma ayrıntıları, zayıflama düzeltmesi için BT, radyofarmasötiklerin uygulanması ve arteriyel ölçümlerin gerçekleştirilmesi dahil olmak üzere PET ile tarama için gerekli operasyonel prosedürleri sağlar. Venöz örnekleme, [¹⁸F]FDG ile CMRGlc ölçümlerinde arteriyel örneklemeye potansiyel alternatifleri tartışır. PET görüntü rekonstrüksiyonu ve veri depolama detayları, yazılım parametreleri ve bilgi teknolojisinin pratik konuları hakkında bir bölüm. Taburcu olma ve katılımcı takibi ile ilgili bölüm, katılımcı güvenliği için gerekli iletişimleri not eder. Önemli kalibrasyon faaliyetleri de tartışılmaktadır. Birçok uygun analiz yöntemi ve kinetik model, yayınlanmış bilimsel raporlarda ve bunların sayısız öncüllerinde iyi bir şekilde tanımlanmıştır; Bu nedenle, bu protokol okuyucuyu büyük ölçüde yayınlanmış yaklaşımların referanslarına yönlendirir. Temsili sonuçlar, protokollerin başarılı bir şekilde uygulandığını göstermektedir. Tartışma bölümü, protokolün avantajlı yönlerini ve sınırlamalarını, insan sinirbilimindeki potansiyelini ve güvenlikle ilgili konuları detaylandırır.

Protokol

NOT: Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi Kurumsal İnceleme Kurulu ve Radyoaktif İlaç Araştırma Komitesi, aşağıda açıklanan protokole dayalı olarak tüm çalışmaları onaylamıştır. Tüm insan katılımcılar, aşağıdaki protokole dayalı olarak araştırma çalışmalarına katılmadan önce bilgilendirilmiş yazılı onay verdiler. Bu protokolde kullanılan tüm ekipman, malzeme ve reaktiflerle ilgili ayrıntılar için Malzeme Tablosuna bakın.

1. Katılımcı Seçimi

1. Dahil edilme kriterleri
   1. Yalnızca yetişkin katılımcıları dahil edin. Katılımcıların, radyofarmasötik gazların solunmasına ilişkin talimatlar da dahil olmak üzere çalışma prosedürlerini takip edebilmelerini ve uygun vekil onay ile bilgilendirilmiş onay veya onay verebilmelerini sağlayın. Katılımcıların sırtüstü pozisyonda molalarla 2-3 saate kadar ve ara vermeden 60 dakika boyunca sürekli olarak görüntülemeye tabi tutulabilmelerini sağlayın.
2. Hariç tutma kriterleri
   1. PET sırasında hamilelik gibi radyoaktif ilaç araştırmalarına kontrendikasyonları olan katılımcıları hariç tutun. Anatomik görüntü kaydı, uzamsal normalizasyon ve kısmi hacim düzeltmesi için MRG gerektiğinden, MRG'ye kontrendikasyonları olan katılımcıları hariç tutun.
   2. Radyal arter kanülasyonu yapılacağı zaman radyal arter kanülasyonuna herhangi bir kontrendikasyonu olan katılımcıları hariç tutun. İnvaziv arteriyel örnekleme, 100 mL'yi aşabilen toplam kan hacmi kaybına neden olduğundan, önemli anemisi olan veya yakın zamanda kan ürünleri bağışlamış olan katılımcıları hariç tutun.
   3. Akciğerlerde [¹⁵O]O₂ ve [¹⁵O]CO etiketli başarılı bir şekilde nefes alma ve değiştirme kapasiteleri bozulabileceğinden, önemli akciğer hastalıkları olan katılımcıları hariç tutun. Serebral metabolizmayı ve kan akışını önemli ölçüde değiştirmesi beklenen, ilgilenilen hastalıkların ötesinde devam eden tıbbi hastalıkları olan bireyleri hariç tutun.
      NOT: Bu, belirli bir projenin belirli amaç ve hedeflerine bağlıdır, örneğin, proje sağlıklı yaşlanmaya odaklanıyorsa, büyük felçler veya orak hücreli anemi dışlama kriterleri arasında olabilir.
   4. [¹⁸F] FDG uygulamasından önce 165 mg / dL'nin altında bir kan şekeri seviyesine ulaşamayan katılımcıları hariç tutun.

2. Nöroanatomi için MRG

1. PET taramasından önce MRG planlayın. İzotropik 0.8-1.0 mm çözünürlüğe sahip manyetizasyon ile hazırlanmış hızlı gradyan yankı (MPRAGE) darbe dizisi ve ideal olarak hareket düzeltme için ileriye dönük yöntemler içeren bir 3T tarayıcı için bir MRI protokolü sağlayın²¹.
   NOT: Prospektif hareket düzeltmesi, PET görüntüleme ile füzyonda kullanım için T1w anatomisinin ek optimizasyonunu sağlar, ancak prospektif hareket düzeltmesinin ihmal edilmesinin, kafa hareketinden kaçınmaya bağlı olan katılımcılarda mevcut PET görüntüleme için oldukça önemli olması olası değildir. Yüksek kaliteli T1w anatomisi, PET ^22,23'ün kısmi hacim düzeltmesi için önemlidir.
2. Bölgesel parselasyonlar ve segmentasyonlar, atlas kayıtları ve kısmi hacim düzeltmeleri için nöroanatomik MRG edinin. Bir katılımcıyı planlamadan ve invaziv arter hatlarına ve radyofarmasötiklere maruz bırakmadan önce başarılı nöroanatomik MRG'yi doğrulayın.

3. Laboratuvar siparişleri

1. Klinik olarak onaylanmış laboratuvarlardan arteriyel kan gazları, hemoglobin, hematokrit ve plazma glukozu sipariş edin. Sigara içenler ve değişmiş hemoglobinlerle ilişkili tıbbi durumları olanlar için kantitatif oksihemoglobin, karboksihemoglobin ve methemoglobin sipariş edin.
2. Kritik tıbbi bakım için tasarlanmış olanlar gibi doğrulanmış cihazları kullanarak nabız oksimetresini ölçün.

4. Radyofarmasötiklerin teslimatı

NOT: Beyin oksijen metabolizmasını ve AG'yi PET ile ölçmek, ¹²²s yarı ömre sahip 15 O radyofarmasötik üretebilen ve verebilen bir siklotron tesisi gerektirir. Radyofarmasötiklerin siklotron tesisi ile PET tarayıcı arasında taşınması, radyoizleyici uygulaması sırasında yeterli dozlamayı sağlamak için yeterli ve güvenilir bir şekilde hızlı olmalıdır.

1. Tüm radyoaktivite doz kalibratörlerinin güce sahip olduğundan ve yeterli cihaz ısınması için zaman tanıdığından emin olun (tipik olarak en az 60 dakika).
2. Gazlı radyofarmasötikler için, korumalı bir gaz kabı ve onun entegre piko-ampermetre doz kalibratörünü PET tarayıcının PET portalının yakınına yerleştirin. Sterilize edilmiş genişletilebilir körüklerin, partikül filtresinin, geniş çaplı plastik polimer boruların, kelepçenin ve tek kullanımlık ağızlığın güvenli bir şekilde takıldığından emin olun. Şekil 1'e bakın.
3. [¹⁵O]CO ve [¹⁵O]O₂ teslimatı için siklotrondan 1/8 inç iç çapta, egzoz altında naylon gaz hatları için eksiksiz kalite güvence prosedürleri. Sonraki enjeksiyon için [¹⁵O]_O2'nin bir türevi olarak radyofarmasötik [¹⁵O]_H2Oüretmek için saflaştırılmış hidrojen kaynaklarının ve işleme birimlerinin tam kalite güvencesi. Şekil 1'e bakın.

5. Arteriyel çizgiler

1. Yerleştirme ve yönetim
   1. Girişimsel radyoloji, anesteziyoloji veya yoğun bakım tıbbı gibi arteriyel hatların rutin olarak yerleştirilmesi için uzmanlık eğitimi almış bir doktora danışarak radyal arteri kanüle edin.
      1. Radyal arteri görüntülemek için uygun bir proba sahip bir ultrason cihazı bulundurun.
      2. Girişimsel doktora, arteriyel hat yerleşimi için tercih ettikleri sarf malzemelerini, en yaygın olarak, Seldinger tekniğini uygulayan bir kılavuz telli bir kit sağlayın.
      3. Anjiyokateteri katılımcının baskın olmayan eline yerleştirmek için her türlü çabayı gösterin.
   2. Deneyimli bir hemşire veya eşdeğer bir sağlık uzmanının hizmetlerini kullanarak radyal arter kanülasyonu boyunca katılımcıyı değerlendirin ve yönetin.
      1. Ultrason ile elin kollateral arteriyel dolaşımını sağlayın.
      2. Arteriyel kanülasyon sırasında steril alanı hazırlayın ve yönetin.
      3. Girişimsel hekime steril kanülasyon prosedürlerinde yardımcı olun.
      4. Sert basınç hatlarını astarlayın ve 300 mm Hg'ye kadar basınçlı normal tuzlu su sağlayın.
   3. Arteriyel basınç dalga formlarının rutin olarak izlenmesi ve arteriyel hat devrelerinin manipülasyonu dahil olmak üzere 2-3 saatlik protokol sırasında sürekli arteriyel hat yönetimi gerçekleştirin. Sürekli arteriyel örnekleme için, radyal arter için geri basınç sağlamaktan peristaltik pompalama ile arteriyel kanın çıkarılmasına, radyal arter erişiminin yıkanmasına ve sürdürülmesine kadar sıralı muslukları değiştirin. Radyal artere asla akmayan çizgi segmentlerini astarlarken, açıklığın korunmasına yardımcı olmak için heparinize solüsyonlarla (10 U / mL'ye kadar) yıkayın.
      NOT: Etkinliğinin belirsiz kanıtları göz önüne alındığında radyal arter kateterini korumak ve heparinin neden olduğu trombositopeniyi provoke etme riskinden kaçınmak için mümkün olduğunda heparin kullanımını en aza indirin.
   4. Radyal arter kateterini ve hatlarını sabitlemeye yardımcı olmak için kalıplanabilir, ancak sert bir kol tahtası kullanın. Muslukların tekrarlanan manipülasyonlarının radyal arter kateterini rahatsız etmediğinden emin olun.
   5. Radyal arter kateterinin açıklığını sağlamak için her radyoizleyici uygulamasından önce normal arteriyel basınç dalga formlarını onaylayın.
2. Arteriyel numuneler için gama dedektörleri
   NOT: Arteriyel giriş fonksiyonu ölçümü için bir gama algılama probu cihazı ve peristaltik pompa kullanın. Elle çizilmiş numuneler [¹⁸F] FDG ve diğer daha uzun yarı ömürlü radyoizleyiciler için uygun olsa da, dört hızlı ¹⁵O taramadan oluşan bir dizi kullanmak, peristaltik bir pompa ve katılımcının elinin yanına yerleştirmek için yeterince kompakt bir gama dedektörü kullanılarak otomatik örnekleme ile büyük ölçüde kolaylaştırılır.
   1. Gama algılama probunda minimum dağılım ve gecikme ile ölçümler yapmak için arteriyel hat tertibatlarını radyal arter kateterine mümkün olduğunca yakın yerleştirin. Kanülasyon bölgesinden hat düzeneklerinden gama algılama probuna giden yolun, hat düzeneği için mevcut kalibrasyon verileriyle tutarlı olduğundan emin olun.
   2. Tesadüf gama dedektörleri için fotoçoğaltıcıların kararlılığını sağlamak için kesintisiz bir güç kaynağı aracılığıyla sürekli güç sağlayın. Tesadüf tespiti için 100 ns zamanlama penceresi kullanın ve nominal algılama hassasiyetinin 2.4 kcps ile en az 1 cps ^{kBq-1 mL-1} olduğundan ve 1 kcps ile %10 doğrusallık <10 olduğundan emin olun.
      NOT: Tesadüf tespiti için sıvı dolu dalga kılavuzları kırılgandır ve depolama alanlarından PET süitine taşınırken ve taşınırken özen gerektirir.

6. Tarama

1. Baş hareketlerini en aza indirin
   1. Taramadan önce, katılımcıyı tarama sırasında baş hareketlerinden kaçınmanın önemi konusunda eğitin.
2. Katılımcı konumlandırmayı inceleyin
   1. PET-CT donanım ve yazılım yapılandırmalarının, çalışma katılımcısının başı veya ayağı önce konumlandırılarak taramaya izin verdiğinden emin olun. Mümkün olduğunda, katılımcının ekstremiteleri ve gövdesi PET portalının ötesine uzanacak, katılımcının başı PET portalı içinde ortalanmış kalacak ve BT portalı boş kalacak şekilde PET için ayak öncelikli konumlandırmayı tercih edin (Şekil 1).
   2. Katılımcıyı, yakın zamanda idrar işemesini sağlamak, uygun giysiler giymek ve tarayıcıyla uyumlu olmayan gözlükleri, takıları veya saç süslerini çıkarmak gibi insan PET-CT taraması için önceden var olan tüm protokollere uygun olarak alçaltılmış portal masasına yatacak şekilde yönlendirin ve konumlandırın.
   3. Portal tablası tarayıcı deliğine hareket ederken tüm arteriyel ve venöz hatların bütünlüğünü sağlayın. Arteriyel hatların basınçlı tuzlu su kaynakları ile sürekli bağlantısını sağlayın. Peristaltik pompaların, gama algılama problarının ve tarayıcı deliğinden geçemeyen diğer cihazların bağlantısının kesildiğinden ve ardından yeniden bağlandığından emin olun.
   4. Katılımcının rahatlığını, özellikle baş, boyun, omurga, kalça ve bacak fleksiyonunun konumlandırılması için yeterli yastıklar olduğundan emin olun. Köpük koltuk başlıklarını serbestçe konumlandırdıktan sonra başın rahat bir şekilde konumlandırıldığından emin olun ve ardından katılımcıya baş hareketinden kaçınması için bir hatırlatma olarak katılımcının alnını elastik, kendinden yapışkanlı, kendiliğinden çıkarılabilir sargı ile portal masaya sabitleyin. Termal konfor için yeterli battaniye olduğundan emin olun. Katılımcının BT ve PET taraması boyunca baş hareketinden kaçınmanın gerekliliğini anladığını onaylayın.
      NOT: Koltuk başlıkları ve elastik sargı, bilişsel olarak engelli katılımcılarda bile baş hareketini önemli ölçüde sınırlar.
   5. Portal tablasının, katılımcının ekstremiteleri ve gövdesi CT portalının ötesine uzanana ve katılımcının başı CT portalında ortalanana kadar tarayıcı deliğinden geçtiğinden emin olun. CT portalına girdikten sonra katılımcının kanthomeatal çizgisini dikey lazer işaretleyicilerle hizalayın, ardından çeneyi hafifçe aşağı doğru açın. BT'yi aşağıda açıklandığı gibi gerçekleştirin. BT'de bu konumlandırmanın PET görüş alanı içindeki tüm serebrum ve beyinciği yakaladığını onaylayın.
   6. Portal tablasının, katılımcının kafası PET portalında ortalanana kadar tarayıcı deliğinden devam ettiğinden emin olun. Arteriyel ve venöz hatlara yeterli erişimin yanı sıra radyal arter kanülasyonunu barındırmak için yeterli bilek ekstansiyonu sağlayın. Tavan egzoz deliklerinin, PET portalının kenarına yakın bir yerde yanlışlıkla solunan radyoizleyici gazları etkili bir şekilde çıkarabildiğinden emin olun. CT ve PET'i aşağıda 6.3-6.5 adımlarında açıklandığı gibi gerçekleştirin.
   7. PET sırasında katılımcıyı rutin olarak izleyin ve tarama sırasında minimum sözlü iletişim ile katılımcının rahatlığını değerlendirin.
      NOT: Ayak öncelikli konumlandırma, gelişmiş iletişim ve inhalasyon tüplerinin iyileştirilmiş manipülasyonları ile radyoizleyici gazların uygulanmasını kolaylaştırır. Bununla birlikte, çoğu portal tablası için, ayak öncelikli konumlandırma, termoplastik kafa tutma maskelerinin kullanılmasıyla uyumlu olmayabilir. Ayak öncelikli konumlandırma, kafayı kafanın altındaki vücuttan kaynaklanan emisyonlardan koruyan cihazlarla da uyumsuz olabilir. Bu tür kalkanlar, aksi takdirde vücuttan kaynaklanan rastgeleleri azaltabilir.
3. Zayıflama düzeltmesi için CT
   1. Zayıflama düzeltmesi için uygun düşük radyasyon dozlu bir kafa BT'si edinin. Katılımcı tarama sırasında bir mola vermek isterse ve tarayıcıdan ayrılırsa, sonraki PET görüntülemenin konsol tabanlı yeniden yapılandırılmasına izin vermek için PET oturumuna devam etmeden önce CT taramasını tekrarlayın. Kullanışlı CT parametreleri arasında tüp akımı 75 mA, dönüş süresi 0,5 s, spiral adım 1,5 ve tüp voltajı 120 kVp, satıcı tarafından önerilen evrişim çekirdekleri ve 512 x 512 x 88 matris, 0,98 x 0,98 x 3,00 mm³ çözünürlüğe yeniden yapılandırma bulunur.
4. Gaz halindeki radyofarmasötiklerin uygulanması
   1. Katılımcılara, ilk gaz uygulamasından önce, tüpten nefes alıp vermeye ve burunlarından nefes almamaya vurgu yaparak inhalasyon prosedürü hakkında talimat verin.
   2. Bir piko-ampermetre doz kalibratörü ile donatılmış korumalı gaz depolama kabını hazırlayın. Gaz kabı içinde, genişletilebilir körükleri siklotrondan gelen sert dar çaplı naylon hatta ve ayrıca uygulama dışında kelepçeli tutulan yarı sert geniş çaplı bir plastik polimer tüpe bağlayın. Covid-19 pandemisi için formüle edilmiş enfeksiyon kontrol gereksinimlerine göre büyük çaplı tüp ile aynı hizaya virüs yakalayan bir partikül filtresi yerleştirin. Borunun ucuna tek kullanımlık plastik bir ağızlık takın.
   3. Siklotron tesisinden gaz halindeki radyofarmasötikleri gaz kabına teslim etmesini isteyin.
   4. Tüm gaz halindeki radyofarmasötikleri bolus olarak uygulamaya hazırlanın. İnhalasyon prosedürü her durumda aynıdır.
      1. Genişleyebilir körüklere verilen her bir gazın aktivitesini en yüksek aktiviteye kadar izleyin ve ardından aktivitenin Radyoaktif İlaç Araştırma Komitesi tarafından izin verilen maksimum dozun (55 mCi) altına düşmesini bekleyin. Piko-ampermetre doz kalibratörlerini kullanarak aktiviteleri izleyin. Tarayıcının emisyon alımını başlatın.
      2. Zaman aktivite eğrisinin başlangıcının elde edilmesini sağlamak için inhalasyonun başlamasından hemen önce taramaya başlayın. Taramanın geri kalanında 3 sn kare x 23, 5 sn kare x 6, 10 sn kare x 20 ve ardından 30 sn kare ile 6-7 dakika emisyon elde edin.
      3. Katılımcıya tam nefes vermesini ve katılımcının maskesini indirmesini söyleyin.
      4. Ağızlığı katılımcının ağzına yerleştirin. Katılımcıdan dudaklarıyla ağızlığın etrafında sıkı bir sızdırmazlık oluşturmasını ve ardından mümkün olduğunca çok nefes almasını isteyin. Akciğerlerinin gaz halindeki radyofarmasötiki emmesini kolaylaştırmak için katılımcıdan nefesini birkaç saniye tutmasını isteyin.
      5. Katılımcıdan tüpten tekrar nefes vermesini isteyin ve artık gaz halindeki radyofarmasötiki körüklere geri üfleyin. Tüpü yeniden kelepçeleyin ve katılımcıdan alın.
      6. Solumanın başlangıcından ekshalasyonun sonuna kadar körükteki gaz aktivitesini izleyin. Uygulanan toplam dozu aktivitelerdeki farka göre hesaplayın. Uygulanan toplam dozun 20 mCi'yi aşmasını hedefleyin.
   5. Bir doz [¹⁵O] CO uygulayın. Nominal zaman aktivite eğrileri için arteriyel ölçümleri izleyin. Arteriyel ölçümler teknik olarak yetersizse, [¹⁵O]CO'nun yerine geçen bir doz uygulayın. İntravasküler [¹⁵O]CO'nun kararlı duruma ulaşmasına izin verin, bu da yaklaşık 1-2 dakika^{gerektirir 17}.
   6. İki ardışık doz [¹⁵O]O₂ uygulayın. Nominal zaman aktivite eğrileri için arteriyel ölçümleri izleyin.
      NOT: Bu prosedür, hafif bilişsel engelli katılımcılarda bile sağlamdır. Bununla birlikte, ciddi bilişsel bozukluk veya yüz zayıflığı nedeniyle bu prosedürü gerçekleştiremeyen katılımcılar, yetersiz radyoizleyici uygulaması ve ekshalasyon sırasında ortam havasına gaz sızıntısı riskini en aza indirmek için hariç tutulur. Gaz halindeki radyoizleyicilerin temizlenmesi için maskelerin sürekli uygulanması ve kullanılması için, Iguchi ve ark.24 tarafından bildirilen ve atıfta bulunulan alternatif yöntemlere ^başvurun.24 Tipik olarak [¹⁵O]O 2 ile elde edilen daha düşük sinyal-gürültü oranları (olumsuz gürültü eşdeğeri sayıları) nedeniyle [¹⁵O]O₂ dozunun iki kez tekrarlanması önerilir.
5. Enjekte edilen radyofarmasötiklerin uygulanması
   1. Siklotron tesisinden tarayıcı bölmesine intravenöz radyofarmasötikler teslim etmesini isteyin.
   2. Tüm intravenöz radyofarmasötikleri bolus olarak uygulamaya hazırlanın. İntravenöz enjeksiyon prosedürü tüm vakalar için benzerdir.
      1. Dozu, izin verilen maksimum değerin altına düşene kadar iyi bir karşı dozimetrede izleyin ([¹⁵O] H₂O için 25 mCi ve [¹⁸F ] FDG için 6 mCi).
      2. Zaman aktivite eğrisinin başlangıcının elde edilmesini sağlamak için intravenöz enjeksiyondan hemen önce taramaya başlayın. [¹⁵O]H₂O için, taramanın geri kalanında 3 sn kare x 23, 5 sn kare x 6, 10 sn kare x 20 ve ardından 30 sn kare ile 6-7 dakika emisyon elde edin. [¹⁸F]FDG için, 3 sn kare x 23, 5 sn kare x 24, 20 sn kare x 9, 60 sn kare x 13, 300 sn kare x 7 ve 351 sn kare x 1 ile 60 dakika emisyon elde edin.
      3. Derhal intravenöz dozu enjekte edin. Uygulanan dozu farklılıklarla hesaplamak için şırıngadaki kalıntı radyoaktiviteyi ölçün. Uygulanan toplam dozun izin verilen minimum dozun altında olmadığından emin olun ([¹⁵O] H₂O için 15 mCi ve [¹⁸F ] FDG için 4 mCi).
      4. Nominal zaman aktivite eğrileri için arteriyel ölçümleri izleyin. [¹⁵O] H₂O için, arteriyel ölçümler teknik olarak yetersizse, bir replasman dozu uygulayın.
         NOT: [¹⁵O]H₂O'nun uygulanması, bazı açılardan gazların uygulanmasından daha basittir, çünkü birincisi intravenöz olarak enjekte edilebilir. Bununla birlikte, [¹⁵O]H₂O'nun kısa yarı ömrü nedeniyle, bu, PET tarayıcı konumuna ve [¹⁵O] H₂O'nun nerede üretildiğine ve elde edildiğine bağlı olarak hala dikkatli bir düzenleme gerektirir.

7. Arteriyel ölçümler

1. Çalışma katılımcısını tarayıcıya yerleştirdikten sonra, radyofarmasötik aktivitelerin arteriyel ölçümleri için gerekli tüm cihazları hazırlayın.
   1. Radyal arter anjiyokateteri, rijit basınç hatları, vanalar, normal salin temini için basınçlı torba, gama dedektörleri için uzatma kateter setleri ve peristaltik pompalar için uzatma kateter setleri arasındaki bağlantıların bütünlüğünü sağlayın. Radyal artere hava kabarcığı girmemesi ve arteriyel kanın çıkarılması için peristaltik pompalamaya hiçbir hava kabarcığının müdahale etmemesi için doğru hazırlamayı sağlayın.
      1. Gama dedektörü için, uzunluğu 48 cm'den fazla olmayan ve astar hacmi 0,6 mL'den fazla olmayan mikro delikli kateter uzatma setleri kullanın.
      2. Peristaltik pompa için izin verilen maksimum oklüzyon basıncı sınırını ayarlayın.
      3. Peristaltik pompa, ters akış yönleriyle çalışan bir infüzyon pompasıysa, kabı açık tutmak için minimum akış hızını (KVO) seçin.
2. Radyofarmasötikleri uygulamadan hemen önce, basınç torbasına ve basınç monitörüne giden vanayı kapatın ve pompayı 300 mL/s'de çalıştırın. Radyal arterden kanın çıkarıldığını ve gama dedektörleri için uzatma kateter setlerinden ve pompa için uzatma kateter setlerinden geçişini onaylayın. Radyofarmasötiklerin arteriyel dolaşım²⁵ boyunca bolus geçişi boyunca gama dedektörlerindeki radyofarmasötik aktivitenin sürekli ölçümlerini doğrulayın.
3. PET tarayıcıdan zaman etkinliği eğrilerinin aynı anda alındığını doğrulayın.
4. 300 mL / s'de pompalamaya devam edin ve [¹⁵O]CO solunduktan sonra en az 300 s, [¹⁵O]O₂ solunduktan sonra 120 s, [¹⁵O]H₂O enjeksiyonundan sonra 120 s ve [¹⁸F] FDG enjeksiyonundan sonra 300 s boyunca gama dedektörlerindeki radyofarmasötik aktivite ölçümlerini doğrulayın.
   1. [¹⁸F] FDG için, PET taramasının sonuna kadar 20 mL / s'den düşük olmayan düşük pompa hızlarında kan pompalamaya devam edin.
5. Her arteriyel ölçümden sonra, radyal arter kateterini yıkamak için arteriyel hatları yeniden yapılandırın; Ardından, gama dedektörlerini ve pompayı besleyen hat devresini yıkayın. Pompadan geçen izole devre için pompa hızlarını 300 mL/s olarak ayarlayın. İsteğe bağlı olarak, pompadaki kanı temizlemek için ek akışlar sağlamak için yerçekimi altında ikinci bir heparinize salin torbası kullanın.
   NOT: Uzun süreli görüntüleme protokolü ve arteriyel kanın tekrarlanan örneklemesi göz önüne alındığında, hat tıkanması riski yüksek olabilir ve bu da araştırmacı ekip ve hemşire tarafından sürekli dikkat edilmesini gerektirir. Sıkı sterilite önlemleri kullanın ve yalnızca musluklar tarafından yapılandırılan kapalı bir devre sağlayın.

8. Venöz örnekleme

1. Taramadan önce, intravenöz erişim için iki bölge oluşturun, radyofarmasötik enjeksiyon için radyal arter kanülasyonuna kontralateral ve venöz örnekleme için radyal arter kanülasyonuna ipsilateral olarak. Antekübital erişimi tercih edin.
2. Taramadan önce, şırıngaları ve şırınga kapaklarını hazırlayın; Şırıngaları ve kapakları silinmez bir şekilde işaretleyin, tüm şırıngaları kapatın ve kapaklı şırıngaları 0,0001 g hassasiyete kadar analitik terazi ile tartın. En az 2 mL kan alımının başlangıcında ve tamamlanmasında venöz örnekleme sürelerini kaydedin. Oda sıcaklığında (20-25 ° C), plazmayı çıkarmak için en az 60 saniye boyunca 3.300 × g'lık bir RCF'de 1 mL kanı santrifüjleyin. 68 Ge için kalibre edilmiş iyi bir sayaç kullanarak tam kan ve plazmadaki aktiviteleri sayın.
   NOT: Venöz örnekleme, enjeksiyondan 30-60 dakika sonra [¹⁸F] FDG ölçümleri için en uygun olanıdır. ¹⁵O taraması sırasında elde edilen venöz örnekler teknik olarak çok zorlu ve kontrol edilmesi zordur ve arteriyel örneklerle iyi korelasyon göstermezler.

9. PET görüntü yeniden yapılandırma ve veri depolama

1. Beş alt kümenin 4-8 yinelemesi, TOF, gecikmeli rastgeleler, model tabanlı mutlak dağılım ölçeklemesi, zayıflama düzeltmesi, tüm geçişli filtreleme (filtreleme yok), nokta yayılma fonksiyonu modelleri olmadan, taramanın başlangıcına kadar bozunma düzeltmesi, Bq ^mL-1'e yeniden ölçeklendirme, 220 matris boyutu, yakınlaştırma 2 ve 1,65 mm'lik izotropik vokseller ile 3D sıradan-Poisson sıralı beklenti maksimizasyonu alt kümelerini tercih ederek PET-CT'den görüntüleri yeniden oluşturun uzunluk.
   NOT: Zoom 2, görüntü rekonstrüksiyonunun enine görüş alanını yarı yarıya azaltır, böylece katılımcının kafası ile PET dedektör halkaları arasındaki ortam boşluğunu yok sayar. Belirtilen parametreler, saçılma değişkenliğine karşı oldukça hassas olan ve model tabanlı mutlak saçılma ölçeklendirmesi gerektiren [¹⁵O]_O2 gazı için başlangıç değerleridir; Tarihsel olarak, saçılma için model seçimi, ¹⁵O izleyicinin rekonstrüksiyon kalitesini güçlü bir şekilde etkilemiştir. Ayrıca, satıcı tarafından uygulanan saçılma modellerinin, nokta yayılma fonksiyonu modelleri gibi diğer modellerle etkileşimleri şu anda tam olarak anlaşılamamıştır. Sonuç olarak, bu protokol yalnızca nokta yayılma modelleri olmayan saçılma modellerini uygular.
2. Yeterli radyoizleyici uygulaması ve minimum hareket sağlamak için tarayıcı konsolunda yeniden yapılandırılmış PET verilerini gözden geçirin.
   1. Yeniden yapılandırılmış PET, CT, norm verileri ve liste modu verileri için DICOM dosyalarını kaydedin.
      NOT: Listmode verileri, hesaplama açısından pahalı olan ve genellikle tarayıcı konsolunda gerçekleştirilemeyen optimize edilmiş yeniden yapılandırmalar için gereklidir. Liste modu verileri çok büyüktür (PET oturumu başına >40 GB) ve yeterli depolama aygıtlarının ayrılması gerekir.

10. Taburcu ve katılımcı takibi

1. Satır kaldırma
   1. Radyal arteriyel kateteri steril teknik kullanarak çıkarın ve manuel olarak doğrudan radyal arter basıncı uygulayın (bu, kalifiye bir sağlık uzmanı tarafından yapılmalıdır).
   2. Radial arter tıkanıklığı riskini en aza indirmek için patentli hemostaz tekniğini kullanarak 15 dakika boyunca basınç uygulayın.
   3. Kateter ucunda pıhtı veya kırık olup olmadığını kontrol edin.
   4. Yeterli hemostaz elde edildiğinden emin olduktan sonra, steril gazlı bez ve elastik kendinden yapışkanlı sargı ile basınçlı bir pansuman uygulayın. Elinizi renk, sıcaklık, his veya işlevde herhangi bir değişiklik olup olmadığını kontrol edin.
2. Evde bakım talimatları
   1. Katılımcılara taburcu olduktan sonra 2 saat boyunca basınçlı pansumanları sürdürmelerini söyleyin.
      1. Katılımcılara kanülasyon bölgesini 2 saat sonra kanama veya morarma açısından incelemeleri ve ardından reçetesiz satılan bandajı yerleştirmeleri talimatını verin.
      2. Katılımcılara etkilenen bileği / kolu 24 saat boyunca bükmekten veya ıslatmaktan kaçınmalarını ve 48 saat boyunca bilek / kolu içeren yorucu aktivitelerden kaçınmalarını söyleyin.
   2. Katılımcılara, taburcu olduktan sonraki 48 saat boyunca etkilenen bileklerini / kollarını enfeksiyon, yaralanma veya kanama belirtileri açısından incelemeleri talimatını verin.
   3. Gerektiğinde çalışma ekibiyle iletişim kurmak için birden fazla yöntem sağlayın.
   4. Hafif morarma ve geçici rahatsızlığın yaygın komplikasyonları için güvence sağlayın.
   5. Ek bir komplikasyonun ortaya çıkmadığından emin olmak için taburcu olduktan 24-48 saat sonra çalışma katılımcısı ile iletişime geçin.

11. Kalibrasyonlar

1. Çapraz kalibrasyon
   1. Kuyu sayaçlarının mutlak kalibrasyonu için ⁶⁸Ge veya ²²Na çubuk referans kaynaklarını kullanın.
   2. Daha sonra,% 2 asetonitril veya benzeri organik çözücü ile 30-670 mL su içinde 10-37 MBq [¹⁸F] FDG çözeltileri kullanarak çapraz kalibre edin. İhmal edilebilir gama zayıflaması ile radyoaktivite muhafazası sağlayan sert ortam şişeleri (polietilen tereftalat veya yüksek yoğunluklu polietilen) kullanın. Tarayıcı deliğinde çapraz kalibrasyon için daha az aktivite sağlamak için daha küçük hacimli şişeler kullanın. Şişeden çekilen alikotları kullanarak diğer tüm gama algılama cihazlarını çapraz kalibre edin.
2. Kateter kalibrasyonu
   1. Radyal arter ile gama algılama probu arasındaki kateterlerin ve çizgilerin kullanımından kaynaklanan dispersiyon ve gecikmenin kalibrasyon çalışmalarını gerçekleştirin.
      1. Yerel kan bankasından son kullanma tarihi geçmiş kan ürünlerini, kontrollü bir sıcaklık banyosunu ve kan ürünlerinin hematokritinin kontrollü bir varyasyonunu kullanın.
      2. Kateterlerin, hatların, gama dedektörü probunun ve peristaltik pompanın montajına verilen etiketsiz ve [¹⁸F] FDG etiketli kan ürünleri arasında hızla geçiş yapmak için bölmeli cihazları birleştirin. Düzeneğe Heaviside "adım fonksiyonlu" girişler sağlayın ve zaman içindeki radyoaktiviteyi ölçün.
      3. Dağılım ve gecikme için evrişim çekirdeğini tahmin edin. Çekirdekleri hematokrit ile değişecek şekilde parametrelendirin. Tüm kalibrasyonları kan ürünleri kaynağı ile 37 °C'de gerçekleştirin. Aynı derlemeyi kullanan tüm insan çalışmaları için çekirdeği yeniden kullanın.
         NOT: Bu kalibrasyonlar, iç anatomiyi değil, yalnızca harici hat düzenekleri yoluyla dağılmayı ve gecikmeyi hesaba katar.

Sonuçlar

Bu protokolün teknik olarak en zorlu yönlerinden bazıları, kısa yarı ömürlü radyoizleyicilerin aynı anda yönetilmesi ve tarayıcının çalıştırılmasının yanı sıra arteriyel hatlardan veri yapılandırmayı, yönetmeyi ve başarılı bir şekilde toplamayı içerir. Şekil 1, çalışma koordinatörleri, müdahaleciler, hemşireler, teknoloji uzmanları ve araştırmacılardan istenen organizasyon ve operasyonel iş akışlarını özetley...

Tartışmalar

Solunan [¹⁵O]CO ve [¹⁵O]_O2 gazları, intravenöz [¹⁵O]H₂O enjeksiyonu ve intravenöz [¹⁸F]FDG enjeksiyonu kullanılarak oksijen ve glikoz metabolizmasının PET görüntülemesi, eski nesil PET tarayıcılarından toplanan görüntülemeye dayalı olarak önemli tarihsel önceliklere sahiptir 14,15,16,17,26,27

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
3/16" outer diameter 1/8" innner diameter nylaflow tubing	Nylaflow Tubing, Zazareth, PA
4 x 4 in. gauze	McKesson MedSurg	16-4242
Analytical balance	Fisher Scientific/OHUAS	Pioneer Exal Model 90 mm platform #PA84
Bacterial/Viral filter	Hudson RCI, Teleflex, Perak, Malaysia	REF 1605 (IPN042652)
BD SmartSite Needle-Free Valve	Becton Dickinson	2000E
Biograph mMR	Siemens, Erlangen, Germany
Biograph Vision 600 Edge	Siemens, Erlangen, Germany
Caprac wipe counter	Mirion Medical (Capintec), Florham Park, NJ	from 1991 or newer	NaI drilled well crystal
Coban self-adhesive wrap	3M		commonly used in intensive care units
dressing, tegaderm, 4 x 4"	3M Health Care	#1626
ECAT EXACT HR+	CTI PET Systems, Knoxville, TN
Edwards TruWave 3 cc/84 in (210 cm)	Edwards Lifescience	PX284R
extension catheter 48 cm length, 0.642 mL priming volume	Braun	V5424
heparin sodium, solution 2 U/mL, 1,000 mL	Hospira Worldwide	#409762059
I.V. armboard flexible 4 x 9 in. adult	DeRoyal	M8125-A
Keithley pico-ammeter	Tekronix
Magnetom Prisma fit	Siemens, Erlangen, Germany		3T
male-male adapter for Luer valves	Argon Medical Co.	040184000A
MiniSpin Personal Microcentrifuge	Eppendorf, Hamburg, Germany	EP-022620151
Mouthpiece 15 mm ID, 22 mm OD	Hudson RCI, Teleflex, Perak, Malaysia	REF 1565 (IPN042595)
MRIdium	Iradmed, Winter Springs, FL	3860+
Nalgene square PET media bottle with closure, 650 mL	Thermo Scientific	#3420400650	for cross-calibration
pressure infusion bag with bulb, accommodating 1,000 mL	Health Care Logi	#10401
pressure monitoring tray polyethylene catheter; 2.5Fr (2.5 cm) angiocath; 0.015" 15 cm wire; 22G (2 cm) needle	Cook Medical	C-P MSY-250, G02854
RDS 11 MeV Cyclotron	Siemens, Erlangen, Germany		proton bombardment of 15N to generate 15O
sodium chloride IV solution 0.9%, 1,000 mL	B. Braun Medical	E8000
steri-strips (closure, skin reinf LF 1/2x4")	McKesson MecSurg	#3010
Twilite II	Swisstrace, Zurich, Switzerland
Uninterruptible Power Supply battery backup and surge protector	APC	BR1500MS2