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

Os autores reconhecem com gratidão Susann Lehmann, Iloana Klamfuß e Petra Wolff para habitação animal e cuidados e Matthias Wyss para apoio durante o estabelecimento do sistema de amostragem de sangue on-line. O animal de estimação/CT pequeno foi financiado pelo Deutsche Forschungsgemeinschaft (INST 2268/6-1 FUGG).

<ol>
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Os autores não têm nada a revelar.

Os resultados apresentados são extraídos de um projeto de maior escala sobre a atividade neuronal em um modelo animal transgênico da doença de Huntington em comparação com ratos tipo selvagem. Completamente 30 ratos transgênicas e tipo selvagem foram cateterizados e a amostragem manual e em linha do sangue em paralelo a [18F] FDG-PET/CT foi executada. Três aifs de ratos tipo selvagem são mostrados aqui para demonstrar a escala de resultados possíveis do protocolo. Os resultados do projecto completo sobre as alterações da actividade neuronal num modelo animal da doença de Huntington serão publicados noutro local.
O método descrito aqui permite a amostragem contínua rápida e exata do sangue em uma coorte grande e fornece um AIF gapless para a modelagem cinética de dados dinâmicos do animal de estimação/CT em animais pequenos. Uma circulação sanguínea externa é gerada para detectar a atividade de tempo real no sangue dos animais; conseqüentemente uma perda de sangue é evitada. O procedimento cirúrgico é baseado em Jespersen et al.8 e foi modificado para atender às necessidades de amostragem de sangue arterial durante as medições de PET/TC. O sistema shunt foi validado por Weber et al.9. Com a configuração aqui usada, um volume de sangue externo de cerca de 1,1 mL está funcionando através do sistema de bomba de detector. Um rato com idade entre 4 meses tem um volume total de sangue de cerca de 30 mL. O diâmetro da veia femoral e da artéria é de aproximadamente 0,45-0,6 mm10 e precisa ser um pouco encarado para inserir o cateter utilizado.
O AIF pode igualmente ser medido através da coleção manual esporádica do sangue ou ser reconstruído dos pontos do tempo adiantado das imagens do animal de estimação própria (imagem-derivado). Ambas as abordagens foram realizadas com os dados aqui apresentados e comparados com a amostragem contínua de sangue.
Em comparação à amostragem manual do sangue, com amostragem de sangue em linha uma definição temporal mais elevada perceptível (aqui: 1800 pontos de dados por 30 minutos) tornam-se possíveis. O sangue manual extrai (aqui: 5 pontos de dados por 30 minutos) são limitados ao volume de sangue atual no animal pequeno, porque estas amostras não são bombeado de volta na circulação do animal. Além disso, um intervalo máximo de 10-15 s é tecnicamente implementável e informações importantes para a modelagem cinética é perdida. Isso também pode ser observado nos dados apresentados, pois a diferença no máximo detectado de amostragem sanguínea contínua e manual é óbvia (Figura 3a, C, E). Com a amostragem de sangue on-line o pico detectado foi maior do que com a função de entrada de imagem derivada da aorta ascendente11 (Figura 3B, D, F). A função de entrada derivada de imaged é restrita à resolução espacial de scanners PET que resulta em efeitos de volume parcial12 e é afetada pelos períodos de tempo reconstruído.
Uma vantagem geral deste procedimento contínuo da amostragem do sangue é que o Tracer pode ser aplicado através do cateter, que é menos propenso ao distúrbio do que a injeção através da veia de cauda lateral. Tenha em mente que o traçador deve ser aplicado em um volume moderado para evitar que o rastreador fique no início do sistema de tubos. Para assegurar-se de que nenhuma atividade esteja permanecendo no volume inoperante do T-Piece, é lavada com a solução salina heparinizado mais tarde. Além disso, o uso de uma bomba de infusão é aconselhado, pois permite o ajuste da velocidade da injeção do traçador e pode contribuir para a aquisição mais coordenada do pico máximo de radioatividade com amostragem manual de sangue13.
Há algumas dificuldades possíveis que podem ocorrer durante o processamento do protocolo e podem ser tratadas pela seguinte solução de problemas. Uma posição suboptimal dos cateteres pôde conduzir a uma execução incompleta do protocolo, assegura assim que são fixadas exatamente com a sutura proximal e que o cateter está empurrado 2-3 cm proximal na embarcação. Além disso, adesivo de fibrina pode ser usado. Também a formação de trombos pode entupir os cateteres. Isto pode ser segurado aumentando a concentração da heparina e o nivelamento subseqüente dos cateteres ou do sistema do tubo. Tal resultado sub-optimal devido ao entupimento dos cateteres é mostrado nos resultados, o pico máximo é desperdiçada (Figura 3E). Outro ponto crítico sobre a proteção e o bem-estar dos animais é o comprimento do fluxo sanguíneo extracorpóreo. Sugere-se conseqüentemente para reduzir o comprimento do sistema do tubo a um mínimo.
Quando a amostragem sanguínea é efectuada, devem ser tidas em conta três correcções do FIA resultante. Primeiro, correção de plasma. Os Tracers equilibram entre o plasma e as pilhas de sangue, principalmente erythrocytes. Dependendo de quão rápido esses processos de difusão são, o traçador disponível está principalmente presente no plasma. Para alguns traçadores, a proporção de plasma para sangue total precisa ser considerada, como as mais lipofílicas. Nestes casos, a atividade plasmática tem de ser determinada. Se [18f] FDG é usado, não há necessidade de centrifugar o sangue para determinar a atividade plasmática, como ele se equipara muito rápido entre o plasma e glóbulos vermelhos e a disponibilidade de [18f] FDG no plasma é semelhante ao que em todo o sangue. Em segundo lugar, a correção do metabolito. Muitos traçadores são metabolizados no sangue total e alguns destes metabolitos ainda são rotulados radioativamente14. Esta fração está presente no FIA, mas não está disponível para captação de tecidos. Para alguns traçadores os metabolitos precisam de ser determinados no sangue ou no plasma inteiros e o AIF precisa de ser corrigido. Em terceiro lugar, correção de dispersão. A dispersão é causada por vários fatores, incluindo (a) a diferença de tempo sistemática entre os tempos de chegada do traçador no tecido em relação ao local de amostragem periférica (correção de atraso) e (b) e a mancha da forma do FIA, como o transporte de traçador dentro do sistema de tubos é influenciada pela sua cinética de retardo de primeira ordem (PT1). Várias correções baseadas na desvolução têm sido propostas, principalmente com base no modelo de Iida et al.15, mas a maioria deles é suscetível ao ruído. Um método de correção que contorna a desvolução e, portanto, é menos propenso a ruído tem sido proposto por Munk et al.16. As medições necessárias para estimar os parâmetros de correção devem ser realizadas para cada combinação de tubulação e traçador usado. A correção da dispersão deve ser feita antes da correção do retardo de tempo17. No entanto, principalmente processos rápidos de perfusão tecidual são afetados pela dispersão e também tem sido demonstrado, que para a modelagem de [18F] estudos de FDG uma correção de dispersão não é absolutamente necessário18. Portanto, nos exemplos apresentados, a correção da dispersão do FIA não foi aplicada.
Uma calibração adequada do calibrador de dose no local e seu controle de qualidade regular é um pré-requisito para o tipo de procedimentos de calibração cruzada apresentados aqui. No entanto, se a atividade administrada ao animal for medida com o mesmo calibrador de dose, qualquer desvio de precisão será cancelado, desde que o desvio seja constante e o procedimento completo de calibração cruzada tenha sido seguido, incluindo correções específicas do nuclide (por exemplo, para a meia-vida variando ou a relação de ramificação diferente). Utilizando um procedimento de calibração para a harmonização dos sistemas Pet/TC utilizados na assistência e na pesquisa em saúde humana, uma acurácia de pelo menos 5-10% poderia ser alcançada19,20.
Os AIFs calibrados e corrigidos gerados pela implementação bem-sucedida deste protocolo possibilitam a quantificação dos dados de PET/TC para a caracterização de modelos de doenças animais, testes de novas opções de terapia, estabelecimento de novos traçadores e transferência de Traçadores existentes em outra espécie. Aparentemente, a amostragem contínua do sangue em [18] FDG-PET/CT nos ratos fornece a informação a mais de confiança para o cálculo da entrada na modelagem bio-cinética. Ao tomar em consideração o metabolismo individual, especialmente a depuração hepática, é possível uma avaliação mais precisa dos efeitos patológicos ou terapêuticos relevantes. Com este protocolo praticável, uma eficiência mais elevada da análise de dados pré-clínica de PET/CT é facilmente implementável.

A tomografia por emissão de pósitrons/tomografia computadorizada (PET/TC) é uma tecnologia de imagem nuclear que possibilita a visualização de processos metabólicos no corpo após a injeção de um ligador radioativamente rotulado, também chamado de traçador. Enquanto o ligante é uma molécula que está envolvida em uma via metabólica ou atinge proteínas de superfície celular, o rótulo radioativo é um radionuclídeos emissores de positrão. Os raios gama são emitidos indiretamente pela deterioração do positrão e permitem a deteção de sua distribuição no organismo com os detectores extracorpórea do animal de estimação. Desta forma, diferentes moléculas celulares podem ser direcionadas: receptores de neurotransmissores e transportadores, processos metabólicos como a glicólise ou proteínas mitocondriais como a proteína de translocador 18 kDa (tspo) para detectar células de glia ativadas.
Na pesquisa pré-clínica, o PET/TC é um método atrativo para estudar processos bioquímicos de forma não invasiva in vivo, possibilitando estudos longitudinais. Os dados de PET/TC apoiam as análises dos mecanismos da doença, a avaliação das características e a farmacocinética de novos fármacos e a validação de ambos, atuais e novos radiofármacos para a pesquisa translacional.
Durante a análise de PET/TC, três Estados traçador podem ser definidos (exemplo do modelo do compartimento de 2 tecidos): primeiro, o traçador flui dentro do sangue após sua aplicação (estado 1; conc.[sangue]). Em segundo lugar, ele entra no tecido através do leito capilar e pode lá livremente mover-se dentro do espaço extracelular ou é vinculado de forma não específica a diversas estruturas celulares ou extracelulares (estado 2; conc.[unspec]). Em terceiro lugar, o traçador pode ser especificamente vinculado (com ou sem aprisionamento metabólico) à sua molécula alvo (estado 3, conc.[spec]). Todos esses processos dinâmicos entre os compartimentos são, em certa medida, bidirecionais e os processos de difusão são descritos por constantes de taxa (K1, K2, K3 e K4). Quando a concentração do Tracer no sangue (isto é, estado 1) for chamada "entrada", a concentração de Tracer unespecificamente e especificamente encadernado (isto é, estado 2 e estado 3) é chamada "output" e pode diretamente ser derivada da imagem do animal de estimação. Esta relação fisiológica pode ser indicada no modelo do compartimento de 2 tecidos (Figura 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59701/59701fig1.jpg"> Figura 1 : O modelo compartimental de dois tecidos. As condições fisiológicas dos três diferentes Estados traçador e os processos dinâmicos entre eles são exibidos. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59701/59701fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
No caso ideal, conc.[spec] é proporcional à concentração de sua molécula alvo. No entanto, a saída da medição PET/CT é a soma de conc.[spec] e conc.[unspec]. Para determinar conc.[spec] na região de interesse, em paralelo, o conc.[unspec] de uma região de referência desprovido da proteína/via de destino é determinado. Usando equações matemáticas apropriadas pode-se agora calcular conc.[spec], mais comumente usando o modelo de compartimento (uma abordagem de modelagem Biocinética). No entanto, em muitos casos, uma região de referência desprovida da proteína alvo não está disponível1,2. Nestes casos, o conc.[sangue] pode ser usado para determinar conc.[spec]. Desde que o conc.[sangue] está variando devido ao afastamento diferente do fígado e do rim, excreção, circulação sanguínea, penetração diferente da barreira do cérebro-sangue e fatores doença-relacionados3, o padrão de ouro atual é medir o conc.[ sangue] em paralelo à varredura Pet/TC por amostragem contínua de sangue. Isto dá a função de entrada arterial (AIF), que é definida como conc.[sangue] ao longo do tempo4. De notar, a realização de amostragem contínua de sangue é considerada tecnicamente altamente desafiadora, especialmente em pequenos animais como ratos ou camundongos5.
Aqui, nós fornecemos um protocolo fácil e prático para amostras contínuas de sangue de ratos através de um shunt arteriovenoso (a-v) entre a veia femoral e artéria. Acoplado a um sistema de bomba de detector disponível comercialmente, somos capazes de gerar um AIF contínuo em tempo real durante a dinâmica [18f] fluorodeoxyglucose ([18f] FDG)-Pet/TC em ratos e comparou-o com abordagens alternativas. A imagem latente de PET/CT foi executada nos ratos do Dawley do Sprague masculino em uma idade de 4 meses com um peso médio de 462 g ± 33 g (média ± desvio padrão) usando um varredor do animal de estimação/CT da multimodalidade.
Uma vez que uma grande variedade de dispositivos é utilizada durante a série de medições (Calibrador de dose, sampler de sangue on-line, PET/CT, e bem contador), um procedimento de controle de qualidade referido como calibração cruzada é necessário para verificar a precisão quantitativa de todos os sistemas e compensar as diferenças. A calibração cruzada no contexto da amostragem de sangue online significa que a taxa de contagem para uma determinada concentração de atividade medida em imagens de PET corrigidas pode ser convertida na concentração medida com o sistema de Twilite para a mesma concentração. Conseqüentemente, um procedimento transversal da calibração entre o animal de estimação/CT, o sistema da amostragem do sangue, e o contador bem foi estabelecido.
Esta metodologia altamente padronizada fornece uma abordagem poderosa para quantificar os processos metabólicos e celulares na pesquisa pré-clínica de pequenos animais e é uma maneira elegante de melhorar a confiabilidade e a reprodutibilidade do FIA. O AIF pode então ser usado para quantificar o traçador especificamente acoplado no tecido em dados pré-clínicos de PET/TC usando modelagem Biocinética.

<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

Para a análise quantitativa e a modelagem Biocinética dos dados de tomografia por emissão de pósitrons/tomografia computadorizada (PET/TC), a determinação da concentração temporal do tempo de atividade sanguínea também conhecida como função de entrada arterial (AIF) é um ponto-chave, especialmente para a caracterização de modelos de doenças animais e a introdução de radiotracers recém-desenvolvidos. O conhecimento da disponibilidade do radiotraçador no sangue ajuda a interpretar dados PET/CT-derivados da atividade tecidual. Para este efeito, a amostragem de sangue online durante a imagem PET/TC é aconselhável para medir o FIA. Em contraste com a amostragem manual de sangue e abordagens derivadas de imagem, a amostragem de sangue on-line contínua tem várias vantagens. Além da perda de sangue minimizada, há uma resolução melhorada e uma precisão superior para a medição da atividade sanguínea. No entanto, a principal desvantagem da amostragem de sangue on-line é a preparação dispendiosa e demorada para cateterizar os vasos femorais do animal. Aqui, nós descrevemos um fluxo de trabalho fácil e completo para o cateterismo e a amostragem contínua do sangue durante a imagem latente animal pequena de PET/CT e comparou-a à amostragem manual do sangue e a uma aproximação imagem-derivada. Usando este fluxo de trabalho altamente padronizado, a determinação do fluorodeoxyglucose ([18F] FDG) AIF é demonstrada. Além disso, este procedimento pode ser aplicado a qualquer radiotraçador em combinação com diferentes modelos animais para criar conhecimentos fundamentais de características cinéticas e modelo do traçador. Isso permite uma avaliação mais precisa do comportamento dos fármacos, tanto para abordagens diagnósticas como terapêuticas na pesquisa pré-clínica de doenças oncológicas, neurodegenerativas e miocárdicas.

A configuração do sistema shunt é exibida na Figura 2. Os resultados representativos dos dados contínuos da amostragem do sangue comparados aos dados manuais da amostragem do sangue em três ratos do tipo selvagem durante um período de tempo de 30 minutos são apresentados em Figura 3a, C. No início da amostragem contínua de sangue, um pico inicial (máximo de concentração de radioatividade) pode ser observado a 5 s após a injeção do traçador. Depois, a atividade no sangue diminui rapidamente e atinge um planalto em cerca de 15 min. Nos dados de amostragem manual do sangue, o pico detectado é menor e o planalto não é facilmente definido (Figura 3a, C). A comparação da amostragem contínua de sangue aos dados derivados da imagem é apresentada na Figura 3B, D. Nos dados derivados da imagem, o pico e o ponto de partida do planalto são claramente visíveis, no entanto, o máximo do pico é menor em comparação com os dados contínuos de amostragem de sangue para todos os animais (Figura 3B, D).
Um resultado secundário-optimal da amostragem contínua do sangue com nossa instalação é mostrado na Figura 3E, F. No início da amostragem contínua do sangue, nenhuma aquisição de dados dentro dos primeiros 3,5 minutos era possível devido à coagulação de sangue. Ao desconectar o sistema de tubos no conector laranja e flutuante com solução salina heparinizada, o fluxo no sistema de tubos foi reiniciado e a medição continuou. Um pico pode ser observado em cerca de 4 min, o que não registra o máximo de radioatividade no sangue (Figura 3E, F). A amostragem manual do sangue (Figura 3e) eas análises imagem-derivadas (Figura 3F) eram ainda possíveis e comparáveis aos resultados corretos.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59701/59701fig3.jpg"> Figura 3 : Resultados representativos da amostragem contínua de sangue em comparação com a amostragem manual de sangue. As funções de entrada arterial típicas derivadas da amostragem contínua do sangue comparadas à amostragem manual do sangue (coluna esquerda) e à amostragem contínua do sangue comparadas à aproximação imagem-derivada (coluna direita) são mostradas. Os painéis a-D demonstram os resultados da correta implementação do protocolo em dois animais diferentes. Os painéis e e F ilustram um resultado sub-optimal da medida. Todos os dados mostrados foram corrigidos para o fator de calibração cruzada e o plano de fundo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59701/59701fig3large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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

A amostragem contínua do sangue no tomography de emissão de Positron animal pequeno/tomography computado permite a medida da função de entrada arterial

Aqui um protocolo para a amostragem contínua do sangue durante a imagem latente de PET/CT dos ratos para medir a função de entrada arterial (AIF) é descrito. O cateterismo, a calibração e a configuração do sistema e a análise dos dados da radioatividade sanguínea são demonstrados. Os dados gerados fornecem parâmetros de entrada para a modelagem Biocinética subsequente.

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

Neste vídeo, é fornecido um protocolo para amostragem contínua de sangue. A radioatividade sanguínea será medida em paralelo a um PET/CT usando um desvio arteriovenoso extracorpórea. Ao fazer isso, a função de entrada arterial para quantificação subsequente de dados PET/CT é gerada e permite mais tarde uma modelagem biocinética precisa.As principais vantagens deste protocolo são que ele é reprodutível, gera perda mínima de sangue e facilita uma alta precisão na resolução temporal da função de entrada arterial. É essencial cruzar todos os dispositivos de medição a serem utilizados para a determinação da concentração de atividade do sangue. Demonstrando o procedimento estará Anne Moller, uma técnica do nosso laboratório.Depois de confirmar a falta de resposta ao beliscão do dedo do pé em um rato em jejum de 12 horas, raspe a perna e a virilha no lado cirúrgico do animal e limpe a pele exposta com desinfetante adicional. Aplique pomada no olho do animal e coloque uma sonda retal para monitoramento contínuo e manutenção da temperatura corporal. Tape os membros do rato à superfície de trabalho, e desinfete o local de operação com um desinfetante mucosal.Faça uma incisão de aproximadamente 20 milímetros na virilha, e disseque as finas camadas da pele para expor a veia femoral, artéria e nervo. Coloque dois filamentos finos sob a veia femoral e artéria, e ligate os vasos com os filamentos distais. Segurando os vasos sob tensão com um grampo de buldogue, use os filamentos de sutura proximal para tensionar o vaso com os grampos bulldog sem um nó.Bloqueie a veia com um grampo de aneurisma proximal de dois a três milímetros distal da sutura com o grampo bulldog, e use uma tesoura córnea para fazer uma incisão que é 1/3 do diâmetro do vaso. A incisão da nave é o passo mais crítico em nosso protocolo. Certifique-se de usar instrumentos microcirúrgicos, como a tesoura da córnea, e certifique-se de cortar o vaso cuidadosamente em um ângulo de 45 graus.Use um cotonete estéril para remover o sangue que vaza e dilatar a veia com um fórceps maçante. Segurando o vaso aberto, insira o cateter afiado na veia na direção proximal, até o clipe do aneurisma. Abra o clipe de aneurisma e empurre o cateter mais dois ou três centímetros.Se o cateter tiver sido colocado corretamente, o sangue fluirá para dentro do cateter. Fixar o cateter com os dois nós proximais. Use uma seringa de insulina para lavar e aspirar 100 microliters de soro fisiológico heparinizado através do cateter para verificar a funcionalidade do cateter.Em seguida, coloque um cateter na artéria, como apenas demonstrado para a veia, e feche a perna com suturas. Demonstrando o procedimento estará Joanna Forster, uma técnica do nosso laboratório. Para aquisição de imagem, coloque o animal em uma posição propensa à cabeça na pálete da cama de transporte e mova a cama de transporte para a posição estendida da cama para injeção.Conecte os cateteres ao sistema de desvio e inicie a bomba peristáltica com uma taxa de fluxo de 1,52 mililitros por minuto para encher o sistema de desvio com o sangue do animal. Mova a cama de transporte para o centro do campo de visão da tomografia de emissão de pósitrons, ou PET, anel de detecção, e inicie o sistema de amostragem de sangue on-line. Em seguida, inicie a tomografia PET/computadorizada, ou Tomografia Computadorizada.Após 60 segundos, injete 0,5 a um mililitro de uma dose de aproximadamente 22 megabecquerel de 18F-fluorodeoxyglucose por via intravenosa através da peça T. Lave a peça T com cerca de 150 microliters de solução salina heparinizada. Para a aquisição de emissões PET, defina a opção de aquisição por tempo para 3.600 segundos e selecione F-18 como isótopo do estudo.Use 350 a 650 volts de quiloeleron como nível de energia e 3.438 nanossegundos como a janela de tempo. Para a aquisição do CT, selecione a atenuação na opção de aquisição e, nas configurações de projeção, selecione a projeção de 180 para uma rotação total de metade. Para o campo de exibição e configurações de resolução, selecione baixo como a ampliação e quatro por quatro para a ligação com um comprimento de digitalização axial de 275 milímetros e 3.328 pixels como a carga transaxial acoplado tamanho do dispositivo.No campo de configuração de exposição, ajuste 500 microamps para a corrente, 80 kilovolts para a tensão e 180 milissegundos para o tempo de exposição. Em seguida, adquira um PET dinâmico durante os próximos 60 minutos, seguido de uma tomografia computadorizada no final da imagem PET. Para um histograma de emissão PET, defina uma série de 20 quadros como o enquadramento dinâmico e selecione subtrair para os atrasos.No campo de configurações avançadas, selecione 128 como a largura do sinograma, três como o vão e 79 como diferença de anel e correção de tempo morto. Para a reconstrução pet, use uma maximização de expectativa de subconjunto ordenado bidimensional e aplique e salve o ultrassom de dispersão com quatro iterações e Fourier para rebinamento como algoritmo de reconstrução. Em seguida, selecione 128 por 128 como o tamanho da matriz, use um como zoom de imagem e selecione tudo para os quadros e tudo para os segmentos.Para amostragem manual de sangue 30, 60, 90, 600 e 1.800 segundos após iniciar a aquisição de imagens, abra a primeira válvula de três vias. Colete 100 microliters de sangue arterial em um tubo de coleta de sangue capilar EDTA 30 segundos após a injeção do rastreador. Para medir a atividade de todo o sangue, carregue a amostra em um balcão de poços para permitir o cálculo da atividade de todo o sangue para cada ponto de tempo da amostragem manual de sangue em kilobecquerel por mililitro.Para a amostragem de sangue on-line, use a guia do tubo para colocar o tubo no detector e iniciar o software amostrador de sangue. Abra a interface de aquisição e confirme que o computador da configuração de amostragem de sangue on-line e do PET/CT estão sincronizados pelo tempo. Pressione o botão Iniciar exatamente 60 segundos antes que o rastreador seja injetado para adquirir dados suficientes para a correção de fundo.Salve os dados brutos através do botão Salvar no banco de dados PMOD após a medição. Para correção e calibração dos dados sanguíneos on-line, mude para a interface de correção e habilite a correção da decomposição. Selecione 18 F e defina o tempo de início da aquisição de imagens, permitindo que o botão Média realize a correção em segundo plano.Ative a calibração e digite o fator de calibração. Salve os dados sanguíneos corrigidos e calibrados usando o botão Salvar TAC e selecione o sangue. arquivo crv.No início da amostragem contínua do sangue, um pico inicial na concentração de radioatividade pode ser observado a partir de cerca de cinco segundos após a injeção de rastreador na análise on-line. Após esse pico, a atividade no sangue diminui rapidamente, atingindo um platô em cerca de 15 minutos. Nos dados manuais de amostragem de sangue, o pico detectado é menor e o platô não é facilmente definido.Nos dados derivados da imagem, o pico e o ponto de partida do planalto são claramente visíveis. No entanto, o máximo do pico é menor em comparação com os dados contínuos de amostragem de sangue. Nesta amostragem contínua sub-ideal, não foi possível a aquisição de dados durante os primeiros 3 minutos e meio da amostragem devido à coagulação sanguínea.Após a limpeza do coágulo, o fluxo no sistema do tubo foi reiniciado e a medição foi continuada, revelando um pico de cerca de quatro minutos que não registrou a radioatividade máxima no sangue. No entanto, a amostragem manual de sangue e as análises derivadas da imagem ainda eram possíveis nesta amostragem sub-ideal, no entanto, e demonstraram desfechos comparáveis aos observados para desfechos corretos de amostragem contínua do sangue. Mantenha o bem-estar do animal em mente durante todo o procedimento, prepare o sistema de desvio exatamente como recomendado e tente reduzir o comprimento da tubulação.O protocolo pode ser utilizado para a variação de novos traços de PET diagnóstico, a caracterização de novos modelos de doenças e a avaliação da resposta terapêutica de novas terapêuticas no cenário pré-clínico.

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

Básico Técnicas Cirúrgicas na Minipig Göttingen: Intubação, cateterismo vesical, cateterização veia femoral e perfusão Transcardial

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

Medicina

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

Cateterismo arterial e venoso femoral para coleta de sangue, Drug Administration e Pressão Arterial Consciente e Medidas de freqüência cardíaca

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

A quantificação da atividade da placa aterosclerótica e Inflamação Vascular utilizando [18-F] Positron fluorodesoxiglicose Tomografia por Emissão / tomografia computadorizada (FDG-PET/TC)

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

Protocolo para Longa Duração Hipertermia corpo inteiro em Ratos

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

Geração e quantificação 3-Dimensional de Arterial lesões em ratos por meio de tomografia óptica de Projeção

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

Imagem não invasivo e Análise de Isquemia Cerebral em Ratos de Vida Usando Positron Emission Tomography com<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

Brown Human Tissue adiposo Depots automaticamente segmentada por Positron Emission Tomography / Tomografia Computadorizada e registrado ressonância magnética

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

-Nervo poupadores Mid-obstrução uretral (Nemo) em fêmeas pequenos roedores

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

Amostragem Repetitiva de Sangue da Veia Subclávia de Rato Consciente

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 ...