Name: continuous blood sampling in small animal positron emission tomography/computed tomography enables the measurement of the arterial input function
Uploaded: 2019-08-08T14:00:00
Duration: 10 min 21 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Continuous Blood Sampling in Small Animal Positron Emission Tomography/Computed Tomography Enables the Measurement of the Arterial Input Function at JoVE.com

저자는 온라인 혈액 샘플링 시스템의 설립 기간 동안 지원을 위해 동물 주택 및 관리와 마티아스 Wyss에 대한 수잔 레만, 일로아나 클램푸스와 페트라 울프를 감사하게 인정합니다. 작은 동물 PET /CT는 도이치 포르충스게마인샤프트 (INST 2268/6-1 FUGG)에 의해 지원되었다.

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저자는 공개 할 것이 없다.

제시된 결과는 야생형 쥐에 비해 헌팅턴병의 형질전환 동물 모델에서 뉴런 활성에 대한 대규모 프로젝트에서 추출된다. 전부 30개의 형질전환 및 야생형 래트카테터화하고[18F]FDG-PET/CT와 병행하여 수동 및 온라인 혈액 샘플링을 수행하였다. 야생형 쥐의 3개의 AIFs는 프로토콜의 가능한 결과의 범위를 설명하기 위하여 여기에서 도시됩니다. 헌팅턴병의 동물 모델에서 뉴런 활동의 변화에 대한 전체 프로젝트의 결과는 다른 곳에서 발표될 예정이다.
여기에 설명된 방법은 큰 코호트에서 빠르고 정확한 연속 혈액 샘플링을 가능하게 하며 작은 동물의 동적 PET/CT 데이터의 역학 모델링을 위한 틈새 없는 AIF를 제공합니다. 외부 혈액 순환은 동물의 혈액에서 실제 시간 활동을 감지하기 위해 생성됩니다. 따라서 혈액의 손실을 피할 수 있습니다. 외과 적 절차는 Jespersen 등8을 기반으로하며 PET / CT 측정 중에 동맥 혈액 샘플링에 대한 요구를 충족시키기 위해 수정되었습니다. 션트 시스템은 웨버 외 9에의해 검증되었다 . 여기에서 사용되는 설정으로 약 1.1 mL의 외부 혈액 볼륨이 검출기 펌프 시스템을 통해 실행됩니다. 4개월 된 쥐는 총 혈액량이 약 30 mL입니다. 대퇴 정맥 및 동맥의 직경은 약 0.45-0.6 mm10이며 사용되는 카테터를 삽입하기 위해 약간 전분화될 필요가 있습니다.
AIF는 또한 산발적인 수동 혈액 수집을 통해 측정되거나 PET 이미지 자체의 초기 시점으로부터 재구성될 수 있다(이미지 유래). 두 접근법 모두 제시된 데이터와 함께 수행되었고 연속혈액 샘플링과 비교되었다.
수동 혈액 샘플링과 비교하여 온라인 혈액 샘플링으로 눈에 띄는 더 높은 시간 해상도 (여기 : 30 분당 1800 데이터 포인트)가 가능해집니다. 수동 혈액 무승부 (여기 : 30 분 당 5 데이터 포인트)는 이 견본이 동물의 순환으로 다시 펌핑되지 않기 때문에, 작은 동물에 존재하는 혈액 양으로 제한됩니다. 또한 최대 10-15초 간격은 기술적으로 구현 가능하며 운동 모델링을 위한 중요한 정보가 누락됩니다. 이는 또한 제시된 데이터에서 볼 수 있으며, 연속 및 수동 혈액 샘플링의 검출된 최대치의 차이는 명백하다(도3A, C,E). 온라인 혈액 샘플링을 통해 검출된 피크는 오름차순 대류11의 이미지 유래 입력 기능(도3B, D,F)보다높았다. 이미지 파생 입력 기능은 PET 스캐너의 공간 해상도로 제한되어 부분 볼륨 효과12를 발생시키고 재구성된 시간 프레임의 영향을 받습니다.
이 연속 혈액 샘플링 절차의 일반적인 장점은 트레이서가 카테터를 통해 적용 될 수 있다는 것입니다, 이는 측면 꼬리 정맥을 통해 주입보다 교란하는 경향이있다. 추적자가 튜브 시스템의 시작 부분에 남아 있는 것을 방지하기 위해 트레이서를 적당한 부피에 적용해야 합니다. T-피스의 죽은 부피에 활성이 남아 있지 않도록 하기 위해 나중에 헤파린화된 식염수 로 플러시됩니다. 더욱이, 주입 펌프의 사용은 트레이서 주입의 속도의 조정을 가능하게하고 수동 혈액 샘플링(13)을통해 최대 방사능 피크의 보다 조정 된 획득에 기여할 수 있기 때문에 권장된다.
프로토콜 처리 중에 발생할 수 있는 몇 가지 문제가 있으며 다음 문제 해결을 통해 처리할 수 있습니다. 카테터의 최적이 아닌 위치는 프로토콜의 불완전한 실행으로 이어질 수 있으므로 근위 봉합사로 정확하게 고정되고 카테터가 2-3cm 근위혈관으로 밀려나게 됩니다. 또한, 피브린 접착제를 사용할 수 있습니다. 또한 혈전형성은 카테터를 막을 수 있습니다. 이것은 카테터 또는 튜브 시스템의 헤파린 농도 및 후속 플러싱을 증가시킴으로써 처리 될 수있다. 카테터의 막힘에 의한 이러한 최적 이하의 결과는 결과에 도시되어, 최대 피크가 누락된다(도3E). 동물 보호 및 웰빙에 관한 또 다른 중요한 점은 체외 혈류의 길이입니다. 따라서 튜브 시스템의 길이를 최소한으로 줄이는 것이 좋습니다.
혈액 샘플링이 수행될 때, 결과 AIF의 3가지 수정을 고려해야 합니다. 첫째, 플라즈마 보정. 트레이서는 혈장과 혈액 세포, 주로 적혈구 사이의 균형을. 이러한 확산 공정의 속도에 따라 사용 가능한 추적자는 주로 플라즈마에 존재합니다. 일부 추적자에 대 한, 전혈에 플라즈마의 비율을 고려 될 필요가, 더 많은 친유성 것 들 등. 이러한 경우, 플라즈마 활성을 결정해야 한다. [18F]FDG가 사용되는 경우, 혈장 활성을 결정하기 위해 혈액을 원심분리할 필요가 없으며, 혈장과 적혈구 사이의 매우 빠른 평형및[18F]FDG의 가용성은 혈장 전체에서와 유사하다. 둘째, 대사 산물 보정. 많은 추적자는 전혈에서 대사되고 이 대사 산물의 일부는 아직도 방사성으로표지된14입니다. 이 분획은 AIF에서 존재하지만 조직 섭취에 사용할 수 없습니다. 몇몇 추적자를 위해 전혈 또는 혈장에서 결정될 필요가 있고 AIF는 정정될 필요가 있습니다. 셋째, 분산 보정. 분산은 (a) 트레이서 수송으로서 주변 샘플링 부위(지연 보정) 및 (b) 및 AIF 형상의 번짐에 상대적인 조직 내의 트레이서 도착 시간 사이의 체계적인 시간 차이를 포함하여 여러 가지 요인에 의해 발생합니다. 튜브 시스템 내에서 는 1 차 지연(PT 1) 역학에 의해 영향을받습니다. deconvolution에 근거한 몇몇 수정은 주로 Iida 등15에의하여 모형에 근거를 둔 제안되었습니다, 그러나 그들 대부분은 소음에 영향을 받기 쉽습니다. 16. Munk 등에서 소음에 대한 경향이 적고 따라서 소음을 덜 발생시키는보정 방법이 제안되었습니다. 교정 파라미터를 추정하는 데 필요한 측정은 사용되는 튜빙과 트레이서의 모든 조합에 대해 수행되어야 합니다. 분산 보정은 시간 지연 보정17전에 수행해야합니다. 그러나, 주로 빠른 조직 관류 과정은 분산에 의해 영향을 받고 또한,[18F]FDG의 모델링을 위해 분산 보정이절대적으로 필요하지 않다는 것을 18로 나타났다. 따라서 제시된 예에서 AIF의 분산 보정은 적용되지 않았다.
현장 용량 교정기와 정기적인 품질 관리의 적절한 교정은 여기에 제시된 교차 교정 절차유형에 대한 전제 조건입니다. 그러나 동물에게 투여된 활성이 동일한 용량 교정기로 측정되는 경우, 편차가 일정하고 완전한 교차 교정 절차가 수행된 경우 정확도의 편차가 취소됩니다. 핵종 별 교정(예: 다양한 반감기 또는 다른 분기 비율). 인간의 건강 관리 및 연구에 사용되는 PET / CT 시스템을 조화시키기위한 이러한 교정 절차를 사용하여 적어도 5-10 %의 정확도를 달성 할 수19,20.
이 프로토콜의 성공적인 구현에 의해 생성된 교정 및 수정된 AIF를 통해 동물 질병 모델의 특성화, 새로운 치료 옵션 테스트, 새로운 추적기 의 확립 및 전송을 위한 PET/CT 데이터의 정량화 다른 종으로 기존 추적기. 겉보기에, 쥐에서[18]FDG-PET/CT에서 연속 혈액 샘플링은 생체 운동 모델링에서 입력의 계산을 위한 가장 신뢰할 수 있는 정보를 제공한다. 개별 신진 대사, 특히 간 정리를 고려하면 관련 병리학 적 또는 치료 적 효과에 대한 보다 정확한 평가가 가능합니다. 이 실용적인 프로토콜을 통해 전임상 PET/CT 데이터 분석의 높은 효율을 쉽게 구현할 수 있습니다.

양전자 방출 단층 촬영 / 컴퓨터 단층 촬영 (PET / CT)은 추적이라고도 방사성 라벨 리간드의 주입 다음 신체의 대사 과정의 시각화를 가능하게하는 핵 이미징 기술입니다. 리간드는 대사 경로에 관여하거나 세포 표면 단백질을 표적으로 하는 분자인 반면, 방사성 라벨은 양전자 방출 방사성 핵종이다. 감마선은 양전자 붕괴에 의해 간접적으로 방출되고 체외 PET 검출기로 유기체에서 분포를 감지 할 수 있습니다. 이런 식으로, 다른 세포 분자는 표적으로 할 수 있습니다: 신경 전달 물질 수용체 및 수송기, translocator 단백질 18 kDa (TSPO)와 같은 glycolysis 또는 미토콘드리아 단백질 같이 신진 대사 프로세스는 활성화된 glia 세포를 검출하기 위하여.
전임상 연구에서 PET/CT는 생체 내에서 비침습적 방식으로 생화학 적 과정을 연구하는 매력적인 방법이므로 세로 연구를 허용합니다. PET/CT 데이터는 질병 메커니즘의 분석, 신약의 특성 및 약물 동태학 평가 및 번역 연구를 위한 현재 및 신규 방사성 추적기의 유효성 검사를 지원합니다.
PET/CT 분석 동안 3개의 트레이서 상태를 정의할 수 있다(2-조직 구획 모델의 예): 첫째, 트레이서는 적용 후 혈액 내에서 흐른다(상태 1; conc.[혈액]). 둘째, 모세관 침대를 통해 조직에 진입하고 세포외 공간 내에서 자유롭게 이동하거나 다양한 세포 또는 세포 외 구조에 비특이적으로 결합될 수 있다(상태 2; conc.[unspec]). 셋째, 트레이서가 표적 분자(상태 3, conc.[spec])에특이적으로 결합될 수 있다(대사 트래핑 유무에 관계없이). 구획 사이의 이러한 모든 동적 프로세스는 어느 정도 양방향이며 확산 프로세스는 속도 상수 (K1, k2, k3 및 k4)에 의해 설명됩니다. 혈액 내의 트레이서의 농도(즉, 상태 1)는 "입력"이라고 불리지만, 비특이적이고 구체적으로 결합된 트레이서(즉, 상태 2 및 상태 3)의 농도는 "출력"이라고 하며 PET 이미지로부터 직접 파생될 수 있다. 이러한 생리적 관계는 2-조직 구획 모델(도 1)에 표시될 수 있다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59701/59701fig1.jpg"> 그림 1 : 2개의 티슈 구획 모델. 세 가지 다른 추적 자 상태의 생리 적 조건과 그들 사이의 동적 프로세스가 표시됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59701/59701fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
이상적인 경우에, conc.[사양]은 표적 분자의 농도에 비례한다. 그러나 PET/CT 측정의 출력은 conc.[사양] 및 conc.[unspec]의합계입니다. 관심 영역의 conc.[spec]을 결정하기 위해, 동시에 표적 단백질/경로가 없는 기준 영역의[unspec]이 결정된다. 적절한 수학 방정식을 사용하여 이제 conc.[사양]을 계산할 수 있으며, 구획 모델(생체 운동 모델링 접근 방식)을 가장 일반적으로 사용합니다. 그러나, 많은 경우에, 표적 단백질이 없는 이러한 기준영역은 1,2를사용할 수 없다. 이러한 경우, conc.[혈액]은 conc.[사양]을결정하는 데 사용할 수 있습니다. [혈액]은 상이한 간 및 신장 클리어런스, 배설, 혈류, 상이한 뇌-혈액 장벽 침투 및 질병 관련 인자3으로인해 다양하기 때문에, 현재 금본위제는 conc를 측정하는 것이다. [ 혈액] 연속 혈액 샘플링에 의해 PET / CT 스캔에 병렬로. 이것은 동맥 입력 기능을 제공합니다 (AIF), 이는 conc로 정의됩니다.[혈액] 시간이 지남에 따라4. 참고로, 연속 혈액 샘플링을 수행하는 것은 특히 쥐 또는 마우스5와같은 작은 동물에서 기술적으로 매우 도전적인 것으로 간주됩니다.
여기에서, 우리는 대퇴 정맥과 동맥 사이 동맥 (a-v) 션트를 통해 쥐에게서 혈액을 지속적으로 샘플링하는 쉽고 실용적인 프로토콜을 제공합니다. 시판되는 검출기 펌프 시스템에 결합하여, 우리는 동적[18F]플루오로데옥시글루코스([[18F]F]FDG)-PET/CT 스캔 동안 실시간, 연속 AIF를 생성할 수 있으며, 이를 다른 접근법과 비교할 수 있다. PET/CT 이미징은 다중 모달성 PET/CT 스캐너를 사용하여 평균 체중 462 g±33 g(평균 ± 표준 편차)의 나이로 4개월의 나이에 수컷 스프라그 dawley 래트에서 수행되었다.
일련의 측정(용량 교정기, 온라인 혈액 샘플러, PET/CT 및 웰 카운터)에서 다양한 장치가 사용되기 때문에 모든 시스템의 정량적 정확도를 확인하고 이를 위해 교차 교정이라고 하는 품질 관리 절차가 필요합니다. 차이를 보상합니다. 온라인 혈액 샘플링의 맥락에서 교차 캘리브레이션은 교정된 PET 이미지에서 측정된 주어진 활성 농도에 대한 카운트 레이트가 동일한 농도에 대해 트윌라이트 시스템으로 측정된 농도로 변환될 수 있음을 의미한다. 따라서 PET/CT, 혈액 샘플링 시스템 및 웰 카운터 간의 교차 교정 절차가 수립되었습니다.
이 고도로 표준화된 방법론은 전임상 소규모 동물 연구에서 대사 및 세포 과정을 정량화하는 강력한 접근법을 제공하며 AIF의 신뢰성과 재현성을 향상시키는 우아한 방법입니다. AIF는 바이오 운동 모델링을 사용하여 전임상 PET/CT 데이터에서 조직에서 구체적으로 결합된 트레이서를 정량화하는 데 사용될 수 있습니다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sugery for arteriovenous shunt</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anesthesia station</td>
			<td>Groppler</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>aneurysm clips</td>
			<td>Aesculap</td>
			<td>FT190T</td>
			<td>5 mm, closing force 70 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bulldog clamp</td>
			<td>Aesculap</td>
			<td></td>
			<td>35 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dissectiong scissors BC165</td>
			<td>Aesculap</td>
			<td>490-866</td>
			<td>dull, for skin preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>heating mat</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>insulin syringe</td>
			<td>Braun</td>
			<td></td>
			<td>30G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>needle holder</td>
			<td>medicon</td>
			<td>11.62.18</td>
			<td>micro surgical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pliers for aneurysm clips</td>
			<td>Aesculap</td>
			<td>FT 470T</td>
			<td>Yasargil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>portex fine bore polythene tubing</td>
			<td>Smith Medical</td>
			<td>800/100/200</td>
			<td>ID 0.58 mm, OD 0.96 mm; PE50 equivalent tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>surgical microscope with camera</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td>M50 + MC120 HD</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>suture filaments 6.0</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>6.0, polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>suture filaments 3.0</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3.0, absorbable, braided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>two anatomical forceps</td>
			<td>Hammacher Soling</td>
			<td>HSC601-11</td>
			<td>micro surgery, 45&#176;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vascular or corneal scissors</td>
			<td>Geuder</td>
			<td>G19605</td>
			<td>micro surgery scissors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PET/CT imaging</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dose calibrator ISOMED 2010</td>
			<td>nivia instruments GmbH</td>
			<td></td>
			<td>for tracer portioning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inveon PET/CT</td>
			<td>Siemens</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tracer (e.g. 18F-FDG)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>manuel bloodsampling</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>capillary blood collection EDTA tube</td>
			<td>KABE Labortechnik GmbH</td>
			<td></td>
			<td>GK 150 EDTA 200 &#181;l</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>test tubes</td>
			<td>SARSTEDT</td>
			<td></td>
			<td>5 ml, 75 x 12 mm, PS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>well counter CAPTUS 700t</td>
			<td>Capintec</td>
			<td></td>
			<td>manuel measurement of blood activity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>automatic blood sampling</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD Venflon TM pro safety shielded IV catheter; 18 G (1.3 mm x 32 mm)</td>
			<td>BD</td>
			<td>3932269</td>
			<td>luer connections (to fit in t-connections)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bloodsampler twilite two</td>
			<td>swisstrace GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>combi stopper</td>
			<td>Braun</td>
			<td>4495101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>heparin</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>50U/ml for tube flushing before the experiment and aspiration during catheter surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hypodermic needle</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>G23 x 1 1/4&#34; / 0.6 x 30 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microprocessor controlled tubing pump</td>
			<td>Ismatec/Cole-Parmer</td>
			<td>ISM596</td>
			<td>12 rollers, 2 channels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PSAMPLE modul of PMOD</td>
			<td>PMOD</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>reduction connectors</td>
			<td>Ismatec/Cole-Parmer</td>
			<td>ISM569A</td>
			<td>from ID 2.5 mm to ID 1.5 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>silicone pump tubes</td>
			<td>Ismatec/Cole-Parmer</td>
			<td>070535-17-ND /SC0065N</td>
			<td>for roller pump (yellow/blue/yellow ID 1.52 mm, WT 0.84 mm, OD 3.2 mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>silicone pump tubes - adapter tubing</td>
			<td>Ismatec/Cole-Parmer</td>
			<td>SC 0107</td>
			<td>black/black/black ID 0.76 mm, WT 0.86 mm, OD: 2.48 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>t-piece or t-connections</td>
			<td>Ismatec/Cole-Parmer</td>
			<td>ISM 693A</td>
			<td>ID 2.5 mm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

continuous blood sampling in small animal positron emission tomography/computed tomography enables the measurement of the arterial input function

양전자 방출 단층 촬영 /컴퓨터 단층 촬영 (PET / CT) 데이터의 정량적 분석 및 생체 역학 모델링의 경우, 동맥 입력 함수 (AIF)로 알려진 측두혈 시간 활성 농도의 결정은 특히 핵심 포인트입니다. 동물 질병 모델의 특성화 및 새로 개발 된 방사성 추적기의 도입. 혈액에 있는 방사선 추적자 가용성의 지식은 조직 활동의 PET/CT 파생된 데이터를 해석하는 것을 돕습니다. 이를 위해 PET/CT 이미징 동안 온라인 혈액 샘플링은 AIF를 측정하는 것이 좋습니다. 수동 혈액 샘플링 및 이미지 파생 접근법과는 달리, 연속 적인 온라인 혈액 샘플링에는 몇 가지 장점이 있습니다. 최소화 된 혈액 손실 외에도 혈액 활동 측정을위한 향상된 해상도와 우수한 정확도가 있습니다. 그러나, 온라인 혈액 샘플링의 주요 단점은 동물의 대퇴 혈관을 카테터화하는 데 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 준비입니다. 여기서는 작은 동물 PET/CT 이미징 중에 카테터 화 및 지속적인 혈액 샘플링을 위한 쉽고 완전한 워크플로우를 설명하고 이를 수동 혈액 샘플링 및 이미지 파생 접근법과 비교했습니다. 이 고도로 표준화된 워크플로우를 사용하여 플루오로데옥시글루코스([18 F]FDG) AIF의 측정이 입증되었습니다. 또한, 이 절차는 트레이서 운동 및 모델 특성에 대한 기본 지식을 생성하기 위해 다른 동물 모델과 함께 모든 방사선 추적기에 적용 될 수있다. 이를 통해 종양학, 신경 퇴행성 및 심근 질환의 전임상 연구에서 진단 및 치료 접근법모두에 대한 의약품의 행동을 보다 정밀하게 평가할 수 있습니다.

션트 시스템의 설정은 그림2에 표시됩니다. 30분의 시간 동안 3마리의 야생형 쥐에서 수동 혈액 샘플링 데이터와 비교하여 연속 혈액 샘플링 데이터의 대표적인 결과는 도 3A,C에 제시된다. 연속 혈액 샘플링의 시작 부분에서, 초기 피크 (방사능 농도의 최대)는 트레이서 주입 후 5s에서 볼 수 있습니다. 그 후, 혈액의 활동이 급속히 감소하고 약 15 분만에 고원에 도달합니다. 수동 혈액 샘플링 데이터에서 검출된 피크는 작고 고원은 정의하기 쉽지 않다(도3A,C). 이미지 유래 데이터와 연속 혈액 샘플링의 비교는 도 3B,D에 표시됩니다. 이미지 유래 데이터에서, 고원의 피크와 시작점은 명확하게 볼 수 있으며, 그럼에도 불구하고 피크의 최대값은 모든 동물에 대한 연속 혈액 샘플링 데이터에 비해 작다(그림3B,D).
우리의 설정과 연속 혈액 샘플링의 하위 최적의 결과는 그림 3E,F에표시됩니다. 연속 혈액 샘플링의 시작 부분에서, 혈액 응고로 인해 처음 3.5 분 이내에 데이터 수집이 가능하지 않았습니다. 커넥터 오렌지에서 튜브 시스템을 분리하고 헤파린식 식염수로 부동함으로써 튜브 시스템의 흐름을 다시 시작하고 측정을 계속했습니다. 피크는 혈액에서 방사능의 최대를 기록하지 않는 약 4 분에서 볼 수 있습니다 (그림3E,F). 수동 혈액 샘플링(그림3E) 및 이미지 유래 분석(그림3F)은 여전히 가능하고 정확한 결과에 필적할 수 있었다.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59701/59701fig3.jpg"> 그림 3 : 수동 혈액 샘플링에 비해 연속 혈액 샘플링의 대표적인 결과. 수동 혈액 샘플링(왼쪽 열)과 비교하여 연속 혈액 샘플링으로부터 유래된 전형적인 동맥 입력 함수(오른쪽 컬럼)와 비교하여 연속 혈액 샘플링이 도시됩니다. 패널 A-D는 두 개의 상이한 동물에서 프로토콜의 올바른 구현 결과를 보여 준다. 패널 E및 F는 측정의 최적이 아닌 결과를 보여줍니다. 표시된 모든 데이터는 교차 보정 계수및 배경에 대해 수정되었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59701/59701fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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Continuous Blood Sampling in Small Animal Positron Emission Tomography/Computed Tomography Enables the Measurement of the Arterial Input Function

작은 동물 양전자 방출 단층 촬영 / 컴퓨터 단층 촬영에서 지속적인 혈액 샘플링은 동맥 입력 기능의 측정을 가능하게

여기서 동맥 입력 기능(AIF)을 측정하는 쥐의 PET/CT 이미징 동안 연속 혈액 샘플링을 위한 프로토콜이 기재되어 있다. 카테터화, 시스템의 교정 및 설정 및 혈액 방사능의 데이터 분석이 입증됩니다. 생성된 데이터는 후속 생체 역학 모델링을 위한 입력 파라미터를 제공합니다.

For quantitative analysis and bio-kinetic modeling of positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) data, the determination of the temporal ...

이 비디오에서는 연속 혈액 샘플링프로토콜이 제공됩니다. 혈액 방사능은 외탈 동맥 션트를 사용하여 PET/CT와 병행하여 측정됩니다. 이를 통해 PET/CT 데이터의 후속 정량화를 위한 동맥 입력 기능이 생성되고 나중에 정밀한 생체 동체 모델링을 가능하게 합니다.이 프로토콜의 주요 장점은 재현 가능하고, 최소한의 혈액 손실을 생성하며, 동맥 입력 기능의 시간적 해상도에서 높은 정확도를 용이하게 한다는 것입니다. 혈액의 활동 농도 의 결정에 사용되는 모든 측정 장치를 교차 보정하는 것이 필수적입니다. 절차를 시연하는 것은 실험실의 기술자 인 앤 몰러 (Anne Moller)가 될 것입니다.12 시간 금식 쥐에 발가락 핀치에 대한 반응의 부족을 확인 한 후, 동물의 수술 측에 다리와 사타구니를 면도하고 추가 소독제로 노출 된 피부를 정화합니다. 동물의 눈에 연고를 바르고, 체온의 지속적인 모니터링 및 유지 보수를 위해 직장 프로브를 배치합니다. 쥐의 사지를 작업 표면에 테이프로 테이프로 지정하고 점막 소독제로 수술 부위를 소독합니다.사타구니에 약 20밀리미터 절개를 하고 미세한 피부 층을 해부하여 대퇴정맥, 동맥 및 신경을 노출시하십시오. 대퇴 정맥과 동맥 아래에 두 개의 훌륭한 필라멘트를 놓고 말단 필라멘트로 혈관을 장식합니다. 불독 클램프로 용기의 긴장을 유지, 매듭없이 불독 클램프와 선박을 긴장근봉합사 필라멘트를 사용합니다.거위 동맥류 클램프로 정맥을 2~3밀리미터 의 봉합사로부터 단독으로 차단하고 각막 가위를 사용하여 용기 직경의 1/3절을 만듭니다. 선박 절개는 프로토콜에서 가장 중요한 단계입니다. 각막 가위와 같은 미세 수술 기구를 사용하고 45도 각도로 조심스럽게 선박을 절단하십시오.멸균 면봉을 사용하여 누출된 혈액을 제거하고 둔한 포셉으로 정맥을 팽창시다. 혈관을 열고, 동맥류 클립까지, 근위 방향으로 정맥에 날카로운 카테터를 삽입합니다. 동맥류 클립을 열고 카테터를 2~3cm 더 밀어 넣습니다.카테터가 올바르게 배치되면 혈액이 카테터로 흘러 들어갑니다. 두 개의 근위 매듭으로 카테터를 고정합니다. 인슐린 주사기를 사용하여 카테터를 통해 헤파린화식 식염수 100마이크로리터를 플러시하고 흡인하여 카테터의 기능을 확인합니다.그런 다음 정맥에 대해 설명한 것처럼 카테터를 동맥에 넣고 봉합사로 다리를 닫습니다. 절차를 시연하는 것은 우리의 실험실에서 기술자 인 조안나 포스터 (Joanna Forster)가 될 것입니다. 이미지 수집을 위해 동물을 셔틀 침대 팔레트에 머리를 맞대고 배치하고 셔틀 침대를 확장침대 위치로 이동하여 주사를 맞습니다.카테터를 션트 시스템에 연결하고 분당 1.52 밀리리터의 유량으로 연동 펌프를 시작하여 션트 시스템을 동물의 피로 채웁니다. 셔틀 침대를 양전자 방출 단층 촬영 또는 PET, 검출 링의 시야 중심으로 이동하고 온라인 혈액 샘플링 시스템을 시작합니다. 그런 다음 PET/계산단층 촬영 또는 CT 워크플로를 시작합니다.60초 후, T피스를 통해 정맥내 18F-플루오로옥시글루의 약 22메가베크렐 용량의 0.5-1 밀리리터를 주입한다. 약 150 마이크로리터의 헤파린화식 식염수 용액으로 T피스를 플러시하십시오. PET 배출 획득의 경우 시간별 획득 옵션을 3, 600초로 설정하고 연구 동위원소로 F-18을 선택합니다.350 ~650킬로전자 볼트를 에너지 레벨로 사용하고 3, 438 나노초를 타이밍 창으로 사용하십시오. CT 획득의 경우 획득 옵션에서 감쇠 스캔을 선택하고 프로젝션 설정 필드에서 총 회전반에 대해 180프로젝션을 선택합니다. 시야 및 해상도 설정의 경우 배율로 낮고 275mm 축 스캔 길이와 3, 328 픽셀을 형축 전하 결합 장치 크기로 바인딩에 대해 4 x 4로 선택합니다.노출 설정 필드에서전류에 대해 500마이크로앰프, 전압에 대한 80킬로볼트, 노출 시간에 대해 180밀리초를 설정합니다. 그런 다음 다음 60분 동안 동적 PET를 획득한 다음 PET 이미징의 끝에서 CT 스캔을 수행합니다. PET 방출 히스토그램의 경우 동적 프레임으로 20프레임 시리즈를 설정하고 지연을 위한 빼기를 선택합니다.고급 설정 필드에서는 128을 시노그램 너비로, 3개는 스팬으로, 79를 링 차이 및 데드 타임 보정으로 선택합니다. PET 재구성의 경우 2차원 정렬 된 하위 집합 기대 극대화를 사용하여 4 회 반복및 Fourier가 분산 된 소노그램을 적용하고 저장하여 재구성 알고리즘으로 다시 사용하십시오. 그런 다음 매트릭스 크기로 128 x 128을 선택하고 이미지 줌으로 사용하고 프레임에 대해 모두 선택하고 세그먼트에 대해 모두 선택합니다.수동 혈액 샘플링의 경우 30, 60, 90, 600 및 1, 800 초 이미징 수집을 시작한 후 첫 번째 3 방향 밸브를 엽니다. 추적자 주입 후 30초 후에 EDTA 모세관 혈액 수집 튜브에 동맥 혈액 100 마이크로리터를 수집합니다. 전체 혈액의 활성을 측정하기 위해, 밀리리터 당 킬로베크렐에서 수동 혈액 샘플링의 각 시간 지점에 대한 전체 혈액의 활성의 계산을 허용하기 위해 잘 카운터에 샘플을로드합니다.온라인 혈액 샘플링의 경우 튜브 가이드를 사용하여 튜브를 검출기에 넣고 혈액 샘플러 소프트웨어를 시작합니다. 획득 인터페이스를 열고 온라인 혈액 샘플링 설정 및 PET/CT의 컴퓨터가 시간 동기화되어 있는지 확인합니다. 추적기를 주입하기 60초 전에 시작 버튼을 눌러 백그라운드 수정을 위한 충분한 데이터를 수집합니다.측정 후 PMOD 데이터베이스에 저장 버튼을 통해 원시 데이터를 저장합니다. 온라인 혈액 데이터의 교정 및 교정을 위해 교정 인터페이스로 전환하여 부패 보정을 활성화합니다. 18F를 선택하고 이미지 수집 시작 시간을 정의하여 평균 버튼이 백그라운드 보정을 수행할 수 있도록 합니다.교정을 활성화하고 교정 계수를 입력합니다. 저장 TAC 버튼을 사용하여 수정되고 보정된 혈액 데이터를 저장하고 혈액을 선택합니다. crv 파일입니다.연속 혈액 샘플링의 시작 부분에서, 방사능 농도의 초기 피크는 온라인 분석에서 트레이서 주입 후 약 5초 부터 관찰될 수 있다. 이 피크 후, 혈액의 활동은 약 15 분에 고원에 도달, 급속 하 게 감소. 수동 혈액 샘플링 데이터에서 검출된 피크는 작고 고원이 쉽게 정의되지 않습니다.이미지 유래 데이터에서 고원의 피크와 시작점이 명확하게 표시됩니다. 그럼에도 불구하고, 피크의 최대는 연속 혈액 샘플링 데이터에 비해 작습니다. 이 하위 최적 연속 혈액 샘플링에서는 혈액 응고로 인한 샘플링의 처음 3 1/2 분 동안 데이터 수집이 불가능했습니다.응고를 제거한 후, 튜브 시스템의 흐름이 다시 시작되고 측정이 계속되어 혈액내 최대 방사능을 기록하지 않은 약 4분 만에 피크를 드러냈습니다. 수동 혈액 샘플링 및 이미지 파생 분석은 이 최적 샘플링에서 여전히 가능했습니다, 그러나, 정확한 연속 혈액 샘플링 결과를 위해 관찰된 것과 비교되는 결과를 보여주었습니다. 전체 시술 동안 동물의 복지를 염두에 두고, 권장대로 정확하게 션트 시스템을 준비하고, 튜브의 길이를 줄이려고 노력하십시오.프로토콜은 새로운 진단 PET 흔적의 변이, 새로운 질병 모델의 특성화 및 전임상 환경에서 새로운 치료법의 치료 반응의 평가를 위해 사용될 수 있다.

Research

JoVE Journal

Medicine

Basic Surgical Techniques in the G&ouml;ttingen Minipig: Intubation, Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion

Basic Surgical Techniques in the GÃƒÆ’Ã‚Â¶ttingen Minipig: Intubation, Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion

괴팅겐 Minipig의 기본 외과 기술 : 삽관법, 방광의 Catheterization, 대퇴 선박 Catheterization, 그리고 Transcardial 재관류

The emergence of the G&ouml;ttingen minipig in research of topics such as neuroscience, toxicology, diabetes, obesity, and experimental surgery reflects ...

연구

의학

Femoral Arterial and Venous Catheterization for Blood Sampling, Drug Administration and Conscious Blood Pressure and Heart Rate Measurements

혈액 샘플링, 마약 관리 및 의식 검사 중 혈압과 심장 박동을 측정 대퇴 동맥혈과 정맥 Catheterization

In multiple fields of study, access to the circulatory system in laboratory studies is necessary. Pharmacological studies in rats using chronically ...

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography (FDG-PET/CT)

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography FDG-PET/CT

Atherosclerotic 플라크 현황 및 혈관 염증의 부량 사용하여 [을 18-F] Fluorodeoxyglucose 양전자 방출 Tomography / 계산된 Tomography (FDG-PET/CT)

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)1 and carotid intimal medial thickness (C-IMT)2 ...

Protocol for Long Duration Whole Body Hyperthermia in Mice

마우스의 긴 기간 온 몸이 고열에 대한 프로토콜

Hyperthermia is a general term used to define the increase in core body temperature above normal. It is often used to describe the increased core body ...

Generation and 3-Dimensional Quantitation of Arterial Lesions in Mice Using Optical Projection Tomography

생성 및 마우스의 동맥 병변의 3 차원 정량 광학 프로젝션 단층 촬영을 사용하여

The generation and analysis of vascular lesions in appropriate animal models is a cornerstone of research into cardiovascular disease, generating ...

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

과 양전자 방출 단층 촬영을 이용하여 비 침습적 영상 및 뇌허혈의 분석 생활 쥐<sup&gt; (18)</sup&gt; F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to ...

Human Brown Adipose Tissue Depots Automatically Segmented by Positron Emission Tomography/Computed Tomography and Registered Magnetic Resonance Images

인간의 갈색 지방 조직의 종점은 자동으로 양전자 방출 단층 촬영 / 전산화 단층 촬영 분단과 자기 공명 이미지 등록

Reliably differentiating brown adipose tissue (BAT) from other tissues using a non-invasive imaging method is an important step toward studying BAT in ...

Nerve-sparing Mid-urethral Obstruction (NeMO) in Female Small Rodents

Nerve-sparing Mid-urethral Obstruction NeMO in Female Small Rodents

여성 작은 설치류에 신경을 살려주는 중간 요도 폐색 (네모)

Partial bladder outlet obstruction (pBOO) has a high prevalence, causes significant patient burden, and immense health care costs. The most common animal ...

Repetitive Blood Sampling from the Subclavian Vein of Conscious Rat

의식 쥐의 쇄골 하 정맥에서 반복적 인 혈액 샘플링

Rats are widely used in pharmacokinetics (PK) and toxicokinetic (TK) studies that need to collect a certain amount of blood at specific time points to ...