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

Авторы с благодарностью признают Сюзанна Леманна, Илоану Кламфуш и Петру Вольф за жилье и уход за животными и Маттиаса Висса за поддержку в создании онлайн-системы отбора проб крови. Маленькое животное ПЭТ/КТ финансировалось Deutsche Forschungsgemeinschaft (INST 2268/6-1 FUGG).

<ol>
	<li>Schain, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arterial+input+function+derived+from+pairwise+correlations+between+PET-image+voxels.">Arterial input function derived from pairwise correlations between PET-image voxels.</a> Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 33 (7), 1058-1065 (2013).</li><li>Schain, M., Zanderigo, F., Mann, J. J., Ogden, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+the+binding+potential+BPND+without+a+reference+region+or+blood+samples+for+brain+PET+studies.">Estimation of the binding potential BPND without a reference region or blood samples for brain PET studies.</a> NeuroImage. 146, 121-131 (2017).</li><li>Bentourkia, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+Input+Function+at+the+Entry+of+the+Tissue+of+Interest+and+Its+Impact+on+PET+Kinetic+Modeling+Parameters.">Determination of the Input Function at the Entry of the Tissue of Interest and Its Impact on PET Kinetic Modeling Parameters.</a> Molecular Imaging and Biology. 17 (6), 748-756 (2015).</li><li>Phelps, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> PET. , (2004).</li><li>Laforest, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+input+functions+in+rodents:+challenges+and+solutions.">Measurement of input functions in rodents: challenges and solutions.</a> Nuclear Medicine and Biology. 32 (7), 679-685 (2005).</li><li>Napieczynska, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+the+Arterial+Input+Function+Recording+Method+on+Kinetic+Parameters+in+Small-Animal+PET.">Impact of the Arterial Input Function Recording Method on Kinetic Parameters in Small-Animal PET.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 59 (7), 1159-1164 (2018).</li><li>Sijbesma, J. W. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Approach+to+Repeated+Arterial+Blood+Sampling+in+Small+Animal+PET:+Application+in+a+Test-Retest+Study+with+the+Adenosine+A1+Receptor+Ligand+[(11)C]MPDX.">Novel Approach to Repeated Arterial Blood Sampling in Small Animal PET: Application in a Test-Retest Study with the Adenosine A1 Receptor Ligand [(11)C]MPDX.</a> Molecular Imaging and Biology: MIB: the Official Publication of the Academy of Molecular Imaging. 18 (5), 715-723 (2016).</li><li>Jespersen, B., Knupp, L., Northcott, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Femoral+arterial+and+venous+catheterization+for+blood+sampling,+drug+administration+and+conscious+blood+pressure+and+heart+rate+measurements.">Femoral arterial and venous catheterization for blood sampling, drug administration and conscious blood pressure and heart rate measurements.</a> Journal of Visualized Experiments. (59), e3496 (2012).</li><li>Weber, B., Burger, C., Biro, P., Buck, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+femoral+arteriovenous+shunt+facilitates+arterial+whole+blood+sampling+in+animals.">A femoral arteriovenous shunt facilitates arterial whole blood sampling in animals.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 29 (3), 319-323 (2002).</li><li>Liu, H. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microvascular+anastomosis+of+submillimeter+vessels-a+training+model+in+rats.">Microvascular anastomosis of submillimeter vessels-a training model in rats.</a> Journal of Hand and Microsurgery. 5 (1), 14-17 (2013).</li><li>van der Weerdt, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-derived+input+functions+for+determination+of+MRGlu+in+cardiac+(18)F-FDG+PET+scans.">Image-derived input functions for determination of MRGlu in cardiac (18)F-FDG PET scans.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 42 (18), 1622-1629 (2001).</li><li>Alf, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+brain+glucose+metabolism+by+18F-FDG+PET+with+real-time+arterial+and+image-derived+input+function+in+mice.">Quantification of brain glucose metabolism by 18F-FDG PET with real-time arterial and image-derived input function in mice.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 54 (1), 132-138 (2013).</li><li>Eriksson, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+computerized+infusion+pump+for+control+of+tissue+tracer+concentration+during+positron+emission+tomography+in+vivo+pharmacokinetic/pharmacodynamic+measurements.">A computerized infusion pump for control of tissue tracer concentration during positron emission tomography in vivo pharmacokinetic/pharmacodynamic measurements.</a> BMC Medical Physics. 8, 2 (2008).</li><li>Burger, C., Buck, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracer+kinetic+modelling+of+receptor+data+with+mathematical+metabolite+correction.">Tracer kinetic modelling of receptor data with mathematical metabolite correction.</a> European Journal of Nuclear Medicine. 23 (5), 539-545 (1996).</li><li>Iida, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Error+analysis+of+a+quantitative+cerebral+blood+flow+measurement+using+H2(15)O+autoradiography+and+positron+emission+tomography,+with+respect+to+the+dispersion+of+the+input+function.">Error analysis of a quantitative cerebral blood flow measurement using H2(15)O autoradiography and positron emission tomography, with respect to the dispersion of the input function.</a> Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism: Official Journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 6 (5), 536-545 (1986).</li><li>Munk, O. L., Keiding, S., Bass, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+to+estimate+dispersion+in+sampling+catheters+and+to+calculate+dispersion-free+blood+time-activity+curves.">A method to estimate dispersion in sampling catheters and to calculate dispersion-free blood time-activity curves.</a> Medical Physics. 35 (8), 3471-3481 (2008).</li><li>Meyer, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+correction+for+tracer+arrival+delay+and+dispersion+in+CBF+measurements+by+the+H215O+autoradiographic+method+and+dynamic+PET.">Simultaneous correction for tracer arrival delay and dispersion in CBF measurements by the H215O autoradiographic method and dynamic PET.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 30 (6), 1069-1078 (1989).</li><li>Lanz, B., Poitry-Yamate, C., Gruetter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-derived+input+function+from+the+vena+cava+for+18F-FDG+PET+studies+in+rats+and+mice.">Image-derived input function from the vena cava for 18F-FDG PET studies in rats and mice.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 55 (8), 1380-1388 (2014).</li><li>Geworski, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multicenter+comparison+of+calibration+and+cross+calibration+of+PET+scanners.">Multicenter comparison of calibration and cross calibration of PET scanners.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 43 (5), 635-639 (2002).</li><li>Boellaard, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standards+for+PET+image+acquisition+and+quantitative+data+analysis.">Standards for PET image acquisition and quantitative data analysis.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 50, 11-20 (2009).</li></ol>

Авторам нечего раскрывать.

Представленные результаты извлечены из более масштабного проекта по нейронной активности в трансгенной животной модели болезни Гентингтона по сравнению с дикими крысами. В общей сложности 30 трансгенных и диких крыс были катетеризированы и ручной и онлайн отбор проб крови параллельно с18F'FDG-PET/CT было выполнено. Три AIFs диких крыс типа показаны здесь, чтобы продемонстрировать диапазон возможных результатов протокола. Результаты полного проекта по изменению нейронной активности в животной модели болезни Гентингтона будут опубликованы в другом месте.
Описанный здесь метод обеспечивает быструю и точную непрерывную отбор проб крови в большой когорте и обеспечивает безизликую AIF для кинетической моделиирования динамических ПЭТ/КТ данных у мелких животных. Внешнее кровообращение генерируется для выявления фактической временной активности в крови животных; следовательно, следует избегать потери крови. Хирургическая процедура основана на Jespersen et al.8 и была изменена для удовлетворения потребностей в артериальной пробы крови во время измерений ПЭТ/КТ. Система шунтирования была проверена Weber et al.9. С здесь используется установка, внешний объем крови около 1,1 мл проходит через детектор насоса системы. У крысы в возрасте 4 месяцев общий объем крови около 30 мл. Диаметр бедренной вены и артерии составляет примерно 0,45-0,6 мм10 и должен быть немного накрахмаленным, чтобы вставить используемый катетер.
AIF также может быть измерен с помощью спорадического ручного сбора крови или быть реконструирован с ранних точек ПЭТ-изображений (изображения, полученные). Оба подхода были выполнены с приведенными здесь данными и сравнимы с непрерывной выборкой крови.
По сравнению с ручной отбор проб крови, с онлайн выборки крови заметное более высокое височное разрешение (здесь: 1800 точек данных на 30 минут) становится возможным. Ручная кровь рисует (здесь: 5 точек данных на 30 мин) ограничены объемом крови, присутствующим в маленьком животном, так как эти образцы не закачиваются обратно в циркуляцию животного. Кроме того, максимальный интервал 10-15 с является технически осуществимым и важная информация для кинетического моделирования не хватает. Это также можно увидеть в представленных данных, так как разница в обнаруженном максимуме непрерывной и ручной пробы крови очевидна(рисунок 3A,C,E). С онлайн-выборы крови обнаруженный пик был выше, чем с изображением полученных входных функций восходящей аорты11 (Рисунок 3B,D,F). Функция ввода, полученная из изображения, ограничена пространственным разрешением ПЭТ-сканеров, что приводит к частичному воздействию объема12 и зависит от реконструированных временных рамок.
Общее преимущество этой непрерывной процедуры отбора проб крови является то, что трассировщик может быть применен через катетер, который менее подвержен нарушению, чем инъекция через боковую хвостовую вену. Имейте в виду, что трассировщик должен быть применен в умеренном объеме, чтобы предотвратить трассировщик от пребывания в начале трубки системы. Чтобы убедиться, что в мертвом томе Т-кусок не остается никакой активности, она затем промывается гепаринизированным сольненым раствором. Кроме того, использование инфузионного насоса рекомендуется, поскольку это позволяет регулировки скорости трассировщик инъекции и может способствовать более скоординированного приобретения максимального пика радиоактивности с ручной пробы крови13.
Есть несколько возможных трудностей, которые могут возникнуть во время обработки протокола и могут быть обработаны следующими устранениями неполадок. Неоптимальное положение катетеров может привести к неполному исполнению протокола, поэтому убедитесь, что они точно фиксируются проксимальным швом и что катетер толкается на 2-3 см в сосуд. Кроме того, можно использовать фибриновый клей. Также образование тромби может засорить катетеры. Это может быть обработано путем увеличения концентрации гепарина и последующего промывки катетеров или трубки системы. Такой неоптимальный исход из-за засорения катетеров показан в результатах, максимальный пик пропущен(рисунок 3E). Другим важным моментом, касающимся защиты животных и благополучия, является длина экстракорпорального кровотока. Поэтому предлагается сократить длину трубки системы до минимума.
При взятии проб крови необходимо учитывать три коррекции полученного АиФ. Во-первых, плазменная коррекция. Трассы уравновеш— уравновешлись между плазмой и клетками крови, в основном эритроцитами. В зависимости от того, насколько быстро эти процессы диффузии, доступные трассировщик в основном присутствует в плазме. Для некоторых трассаторов необходимо учитывать соотношение плазмы и цельной крови, например, более липофильные. В этих случаях должна быть определена плазменная активность. При использовании18ФЗФГ нет необходимости центрифугировать кровь для определения плазменной активности, так как она очень быстро уравновешивает плазменные и красные кровяные тельца, а наличие в плазме18ФЗ ФДГ аналогично той, что есть во всей крови. Во-вторых, метаболитная коррекция. Многие трассизаторы метаболизируется в цельной крови, и некоторые из этих метаболитов по-прежнему радиоактивно помечены14. Эта фракция присутствует в AIF, но не доступна для поглощения тканей. Для некоторых трассаторов метаболиты должны быть определены в цельной крови или плазмы и AIF должны быть исправлены. В-третьих, коррекция дисперсии. Дисперсия вызвана несколькими факторами, в том числе (а) систематической разницей во времени прибытия трассировщика в ткани относительно периферического места отбора проб (коррекция задержки) и b) и размазыванием формы АИФ, как трассирующего транспорта в трубной системе зависит его первый запаздывание порядка (PT1) кинетика. Было предложено несколько исправлений, основанных на деконволюции, в основном на основе модели Iida et al.15,но большинство из них подвержены шуму. Метод коррекции, который обходит деконволюцию и, следовательно, менее подвержен шуму, был предложен Munk et al.16. Необходимые измерения для оценки параметров коррекции должны быть выполнены для каждой комбинации тюбингов и трассировщика используется. Коррекция дисперсии должна быть сделана до задержки времени коррекции17. Тем не менее, в основном быстрой ткани процессов перфузии страдают от дисперсии, и было также показано, что для моделированияNo 18F'FDG исследования дисперсии коррекции не является абсолютно необходимым18. Поэтому в представленных примерах дисперсионная коррекция "АиФ" не применялась.
Надлежащая калибровка дозы на месте и его регулярный контроль качества является необходимым условием для типа процедур перекрестной калибровки, представленных здесь. Однако, если активность, проводимая животному, измеряется с помощью той же дозы калибратора, любое отклонение в точности будет отменено, при условии, что отклонение является постоянным и полная процедура перекрестной калибровки была соблюдена, в том числе нуклид-специфические коррекции (например, для различных период полураспада или разного коэффициента ветвления). Используя такую процедуру калибровки для гармонизации ПЭТ/КТ систем, используемых в области здравоохранения и исследований человека, точность не менее 5-10% может быть достигнута19,20.
Откалиброванные и исправленные AIF, созданные успешной реализацией этого протокола, позволяют количественно определить пэт/КТ данные для характеристики моделей болезней животных, тестирование новых вариантов терапии, создание новых трассаторов и передачу существующих трассировок и в другой вид. Казалось бы, непрерывная выборка крови в No18"FDG-PET/CT у крыс" обеспечивает наиболее достоверную информацию для расчета входных данных в биокинетическом моделировании. С учетом индивидуального обмена веществ, особенно очищения печени, возможна более точная оценка соответствующих патологических или терапевтических эффектов. С помощью этого практически осуществимого протокола, более высокая эффективность доклинического ПЭТ/КТ анализа данных легко реализуется.

Позитронно-эмиссионная томография/компьютерная томография (ПЭТ/КТ) является ядерной технологией визуализации, которая позволяет визуализировать метаболические процессы в организме после инъекции радиоактивно помеченного лиганда, также называемого трассировщиком. В то время как лиганд является молекулой, которая участвует в метаболических путей или цели клеточных белков поверхности, радиоактивный ярлык позитронно-излучающих радионуклид. Гамма-лучи косвенно излучаются позитронным распадом и позволяют обнаруживать его распространение в организме с помощью внекорковых ПЭТ-детекторов. Таким образом, различные клеточные молекулы могут быть направлены: нейромедиатор рецепторов и транспортеров, метаболических процессов, таких как гликолиз или митохондриальные белки, как транслокатор белка 18 kDa (TSPO) для обнаружения активированных клеток глия.
В доклинических исследованиях ПЭТ/КТ является привлекательным методом изучения биохимических процессов неинвазивным образом в vivo, что позволяет проводить продольные исследования. Данные ПЭТ/КТ подтверждают анализ механизмов заболеваний, оценку характеристик и фармакокинетику новых лекарственных средств и проверку как современных, так и новых радиотрафаторов для трансляционных исследований.
Во время ПЭТ/КТ-анализов можно определить три состояния трассировщика (пример модели отсека из 2 тканей): Во-первых, трассировщик течет в крови после ее применения (состояние 1; conc.«кровь»). Во-вторых, он входит в ткань через капиллярную кровать и может либо свободно перемещаться в внеклеточном пространстве, либо неспецифически связан с различными клеточными или внеклеточными структурами (государство 2; conc.(unspec). В-третьих, трассировщик может быть специально связан (с метаболическим захватом или без него) к молекуле цели (состояние 3, conc.(spec). Все эти динамические процессы между отсеками в определенной степени двунаправленные, а процессы диффузии описываются константами скорости (K1, k2, k3 и k4). В то время как концентрация трассировщика в крови (т.е. состояние 1) называется "Вход", концентрация неспецифического и конкретно связанного трассировщика (т.е. состояния 2 и состояния 3) называется "Выход" и может быть непосредственно получена из ПЭТ-изображения. Это физиологическое отношение может быть отображено в модели отсека из 2 тканей(рисунок 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59701/59701fig1.jpg"> Рисунок 1 : Двухтканевая скупая модель. Отображаются физиологические условия трех различных состояний трассировщика и динамические процессы между ними. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59701/59701fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
В идеальном случае conc.«spec» пропорционален концентрации молекулы-мишени. Тем не менее, выход ПЭТ / КТ измерения является сумма conc.«спец» и conc.«unspec». Для определения conc.«spec» в интересуемом регионе, параллельно определяется conc.«unspec» эталонной области, лишенной целевого белка/пути. Используя соответствующие математические уравнения, теперь можно рассчитать conc.«spec», чаще всего используя модель отсека (подход биокинетического моделирования). Однако во многих случаях такая эталонная область, лишеннаяцелевого белка, недоступна 1,2. В этих случаях, conc.«кровь» может быть использована для определения conc..spec. Так как conc.«кровь» варьируется из-за различных печени и почек очистки, выделение, кровоток, различные проникновения мозга-гематоэнцефалический барьер и связанных с болезнью факторов3, текущий золотой стандарт заключается в измерении conc. крови параллельно ПЭТ/КТ путем непрерывного отбора проб крови. Это дает функции ввода артерий (AIF), которая определяется как conc.«кровь» с течением времени4. Следует отметить, что выполнение непрерывной пробы крови считается технически очень сложной задачей, особенно у мелких животных, таких как крысы или мыши5.
Здесь мы предоставляем простой и практичный протокол для непрерывного образца крови крыс через артериовенный (a-v) шунт между бедренной вены и артерии. В сочетании с коммерчески доступной системой детектора насоса, мы можем генерироватьв режиме реального времени, непрерывный AIF во время динамических 18 F'fluorodeoxyglucose (No18F'FDG)-ПЭТ / КТ сканирования у крыс и сравнил его с альтернативными подходами. ПЭТ/КТ-изображение было выполнено у самцов крыс sprague dawley в возрасте 4 месяцев со средним весом 462 г и 33 г (среднее стандартное отклонение) с помощью мультимодального СКАНЕРа ПЭТ/КТ.
Поскольку в ходе серии измерений используется широкий спектр устройств (калибратор дозы, онлайн-сэмплер крови, ПЭТ/КТ и счетчик скважин), процедура контроля качества, называемая перекрестной калибровкой, необходима для проверки количественной точности всех систем и компенсировать различия. Перекрестная калибровка в контексте онлайн-выборов крови означает, что частота подсчета для данной активности концентрации, измеренной в исправленных ПЭТ-изображениях, может быть преобразована в концентрацию, измеряемую с помощью системы twilite для той же концентрации. Таким образом, была установлена процедура перекрестной калибровки между ПЭТ/КТ, системой отбора проб крови и счетчиком скважин.
Эта высокостандартная методология обеспечивает мощный подход к количественной оценке метаболических и клеточных процессов в доклинических исследованиях малых животных и является элегантным способом повышения надежности и воспроизводимости AIF. AIF затем может быть использован для количественной оценки конкретно связаны трассировщик в ткани в доклинических ПЭТ / КТ данных с помощью био-кинетического моделирования.

<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

Для количественного анализа и биокинетического моделирования позитронно-эмиссионной томографии/компьютерной томографии (ПЭТ/КТ) является ключевым моментом определение концентрации временной активности в височной крови, также известной как функция ввода артерий (АИФ), особенно для характеристики моделей болезней животных и внедрения недавно разработанных радиотрадей. Знание доступности радиотраиката в крови помогает интерпретировать ПЭТ/КТ-данные о активности тканей. Для этого рекомендуется измерять анализ ПЭТ/КТ в режиме онлайн для измерения АИФ. В отличие от ручной выборки крови и подходов, полученных из изображений, непрерывная онлайновая выборка крови имеет ряд преимуществ. Помимо минимизированной кровопотери, есть улучшенное разрешение и превосходная точность для измерения активности крови. Тем не менее, основным недостатком онлайн выборки крови является дорогостоящим и трудоемким препаратом для катетеризации бедренных сосудов животного. Здесь мы описываем простой и полный рабочий процесс для катетеризации и непрерывной выборки крови во время визуализации ПЭТ/КТ животных животных и сравниваем его с ручной выборкой крови и подходом, полученным из изображения. С помощью этого высокостандартного рабочего процесса, определение фтородеоксиглюкозы (No18FDG) AIF демонстрируется. Кроме того, эта процедура может быть применена к любому радиотраисту в сочетании с различными моделями животных для создания фундаментальных знаний трассиковых кинетических и модельных характеристик. Это позволяет более точно оценивать поведение лекарственных препаратов, как для диагностических, так и для терапевтических подходов в доклинических исследованиях онкологических, нейродегенеративных и миокардных заболеваний.

Настройка системы шунтирования отображается на рисунке 2. Репрезентативные результаты непрерывных данных отбора проб крови по сравнению с ручными данными отбора проб крови у трех крыс дикого типа в течение 30 мин представлены на рисунке 3A,C. В начале непрерывного отбора проб крови, начальный пик (максимум концентрации радиоактивности) можно увидеть на 5 с после отслеживания инъекции. После этого активность в крови быстро снижается и достигает плато примерно в 15 минут. В ручных данных выборки крови обнаруженный пик меньше, и плато не легко определить(рисунок 3A,C). Сравнение непрерывной выборки крови с данными, полученными из изображения, отображается на рисунке 3B,D. В данных, полученных из изображения, четко видны пик и отправная точка плато, тем не менее максимум пика меньше по сравнению с непрерывными данными выборки крови для всех животных(рисунок 3B,D).
Неоптимальный результат непрерывной пробы крови с нашей установкой показан на рисунке 3E,F. В начале непрерывной пробы крови, не было возможности получения данных в течение первых 3,5 минут из-за свертывания крови. Отключив трубную систему на разъеме оранжевый и плавающий с гепаринизированным сольнее, поток в трубной системе был перезапущен и измерение продолжалось. Пик можно увидеть примерно на 4 мин, что не фиксирует максимум радиоактивности в крови(рисунок 3E,F). Ручная выборка крови(рисунок 3E) и анализы полученных изображений (рисунок3F) все еще возможны и сопоставимы с правильными исходами.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59701/59701fig3.jpg"> Рисунок 3 : Репрезентативные результаты непрерывной пробы крови по сравнению с ручным отбором крови. Показаны типичные функции ввода артерий, полученные в результате непрерывной выборки крови, по сравнению с ручной выборкой крови (левый столбец) и непрерывной выборкой крови по сравнению с подходом, полученным из изображения (правый столбец). Панели A-D демонстрируют результаты правильной реализации протокола у двух разных животных. Панели E и F иллюстрируют неоптимальный результат измерения. Все данные были скорректированы с расчетом на коэффициент перекалибровки и фон. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59701/59701fig3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>

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

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

Непрерывная выборка крови в малой животной позитронно-эмиссионной томографии / компьютерная томография позволяет измерения артериальной функции ввода

Здесь описывается протокол непрерывной отбора проб крови во время ПЭТ/КТ-изображения крыс для измерения функции ввода артерий (AIF). Показаны катетеризация, калибровка и настройка системы и анализ данных радиоактивности крови. Полученные данные обеспечивают входные параметры для последующего биокинетического моделирования.

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

В этом видео, протокол для непрерывного отбора проб крови предоставляется. Радиоактивность крови будет измеряться параллельно ПЭТ/КТ с помощью экстракорпоральных артериовенозных шунтов. При этом генерируется функция артериального ввода для последующей количественной оценки данных ПЭТ/КТ, что позволяет позднее провести точное биокинетическое моделирование.Основными преимуществами этого протокола являются то, что он воспроизводится, генерирует минимальную кровопотерю и способствует высокой точности временного разрешения функции ввода артерий. Важно прокалибровать все измерительные приборы, которые будут использоваться для определения концентрации активности крови. Демонстрацией процедуры будет Энн Моллер, техник из нашей лаборатории.После подтверждения отсутствия реакции на щепотку ног в 12-часовой постясь крысы, брить ногу и пах на хирургической стороне животного и очистить кожу с дополнительным дезинфицирующим средством. Нанесите мазь на глаз животного и поместите ректальный зонд для непрерывного мониторинга и поддержания температуры тела. Лента конечностей крысы на рабочую поверхность, и дезинфицировать операционное место с слизистой дезинфицирующим средством.Сделайте примерно 20-миллиметровый разрез в паху и рассекайте тонкие слои кожи, чтобы разоблачить бедренную вену, артерию и нерв. Поместите две тонкие нити под бедренную вену и артерию, и ligate сосудов с дистальными мисями. Удерживая сосуды под напряжением бульдогом, используйте проксимальные нити шва, чтобы напрягать сосуд бульдогом без узла.Блок вены с проксимальной аневризмы зажим от двух до трех миллиметров дистальной от шва с бульдогом зажим, и использовать ножницы роговицы, чтобы сделать разрез, который составляет 1/3 от диаметра сосуда. Разрез сосуда является самым важным шагом в нашем протоколе. Пожалуйста, убедитесь, что использовать микрохирургические инструменты, такие как ножницы роговицы, и обеспечить, чтобы сократить судно тщательно в 45-градусный угол.Используйте стерильный ватный тампон, чтобы удалить протекающую кровь, и расширить вену с тупыми типсами. Держа сосуд открытым, вставьте заточенный катетер в вену в проксимальное направление, в сторону аневризмы. Откройте зажим аневризмы и нажмите катетер еще на два-три сантиметра.Если катетер был помещен правильно, кровь будет течь в катетер. Защитите катетер двумя проксимальными узлами. Используйте инсулиновый шприц, чтобы промыть и аспирировать 100 микролитров гепаринизированного солевого раствора через катетер, чтобы проверить функциональность катетера.Затем поместите катетер в артерию, как только что продемонстрировали для вены, и закрыть ногу швами. Демонстрацией процедуры будет Джоанна Форстер, техник из нашей лаборатории. Для получения изображения поместите животное в положение, подверженное голову, на поддоне кровати шаттла и переместит кровать шаттла в расширенное положение кровати для инъекций.Подключите катетеры к системе шунтирования и запустите перистальтический насос со скоростью потока 1,52 миллилитров в минуту, чтобы заполнить систему шунтирования кровью животного. Переместите кровать шаттла в центр поля зрения позитронно-эмиссионной томографии, или ПЭТ, кольца обнаружения, и запустите онлайновую систему отбора проб крови. Затем запустите ПЭТ/компьютерную томографию, или КТ, рабочий процесс.После 60 секунд, ввести 0,5 до одного миллилитра примерно 22-мегабеккерель дозы 18F-фтордеоксиглукозы внутривенно через Т-кусок. Промыть Т-кусок около 150 микролитров гепаринизированного солевого раствора. Для приобретения ПЭТ-излучения установите опцию приобретения по времени до 3600 секунд и выберите F-18 в качестве изотопа исследования.Используйте от 350 до 650 килоэлектрон вольт в качестве энергетического уровня и 3, 438 наносекунд в качестве тайм-окна. Для приобретения КТ выберите сканирование лечения в варианте приобретения, а в поле настроек проекции выберите 180 проекций для половины общего вращения. Для параметров поля зрения и разрешения выберите низкое увеличение и четыре на четыре для связывания с 275-миллиметровой длиной сканирования и 3, 328 пикселей в качестве трансаксиального заряда в сочетании с размером устройства.В поле настроек экспозиции установите 500 микроампер для тока, 80 киловольт для напряжения и 180 миллисекунд для времени экспозиции. Затем приобрети динамический ПЭТ в течение следующих 60 минут, а затем компьютерную томографию в конце ПЭТ-изображения. Для ПЭТ-эмиссии гистограммы, установить серию из 20 кадров в качестве динамического обрамления и выбрать вычесть для задержек.В поле расширенных настроек выберите 128 шириной синограммы, три — пролетом и 79 — разницей в кольцах и коррекцией мертвого времени. Для пэт-реконструкции используйте двухмерную упорядоченную подмножество максимизации ожидания и применяем и сохраните сонограмму рассеяния с четырьмя итерациями и Фурье для переобучения в качестве алгоритма реконструкции. Затем выберите 128 на 128 в качестве размера матрицы, используйте один в качестве увеличения изображения, и выберите все для кадров и все для сегментов.Для ручной выборки крови 30, 60, 90, 600 и 1800 секунд после начала получения изображений откройте первый трехготовный клапан. Соберите 100 микролитров артериальной крови в трубку сбора капиллярной крови ЭДТА через 30 секунд после инъекции трассировщика. Для измерения активности всей крови загрузите образец в счетчик колодец, чтобы дать возможность вычислить активность всей крови для каждой точки времени ручного отбора проб крови в килобеккереле на миллилитр.Для онлайн-проб крови используйте руководство по трубке, чтобы поместить трубку в детектор и начать программное обеспечение для анализа крови. Откройте интерфейс приобретения и подтвердите, что компьютер онлайн-установки анализа крови и ПЭТ/КТ синхронизированы во времени. Нажмите кнопку «Пуск» ровно за 60 секунд до введения трассировщика, чтобы получить достаточно данных для коррекции фона.Сохраните необработанные данные с помощью кнопки «Сохранить» в базе данных PMOD после измерения. Для коррекции и калибровки онлайновых данных крови переключитесь на интерфейс коррекции и включите коррекцию распада. Выберите 18 F и определите время начала получения изображения, что позволит кнопке «Средняя» выполнить фоновую коррекцию.Активируйте калибровку и введите калибровку. Сохраните исправленные и откалиброванные данные крови с помощью кнопки Save TAC и выберите кровь. crv файл.В начале непрерывного отбора проб крови, первоначальный пик концентрации радиоактивности можно наблюдать, начиная примерно через пять секунд после инъекции трассировщика в онлайн-анализе. После этого пика активность в крови быстро снижается, достигая плато примерно на 15 минут. В данных ручного отбора проб крови обнаруженный пик меньше, и плато не так-то просто определить.На полученных изображении данных отчетливо видны пик и отправная точка плато. Тем не менее, максимум пика меньше по сравнению с данными непрерывного отбора проб крови. В этой неоптимальный непрерывный анализ крови, не было возможно получить данные в течение первых 3 1 / 2 минуты выборки из-за свертывания крови.После очистки сгустка, поток в трубной системе был перезапущен и измерение было продолжено, выявление пика примерно в четыре минуты, которые не записывают максимальную радиоактивность в крови. Однако в этой неоптимальный отбор проб все еще можно было продать ручную выборку крови и анализ изображений, которые продемонстрировали результаты, сопоставимые с результатами, наблюдаемыми для правильного непрерывного отбора проб крови. Имейте благополучие животного в виду в течение всей процедуры, подготовить шунт системы точно так, как рекомендуется, и попытаться уменьшить длину трубки.Протокол может быть использован для изменения новых диагностических следов ПЭТ, характеристики новых моделей заболеваний, а также оценки реакции терапии новых терапевтических средств в доклинической обстановке.

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

Основные Хирургические методы в Геттингене Minipig: интубация, катетеризация мочевого пузыря, бедренной катетеризации сосудов и перфузии Transcardial

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

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

Бедренная артериального и венозного Катетеризация для забора крови, медикаментов и сознавая, кровяное давление и измерения пульса

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

Количественная оценка активности атеросклеротического налета и воспаления сосудистой помощи [18 F] фтордезоксиглюкозы позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии (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

Протокол в течение длительного периода общей управляемой гипертермии у мышей

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

Генерация и 3-мерная Количественное поражений артерий у мышей, используя оптической проекционной томографии

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

Неинвазивная изображений и анализ церебральной ишемии в живых крысах с использованием позитронно-эмиссионной томографии с<sup&gt; 18</sup&gt; F-ФДГ

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

Человек бурой жировой ткани склады Автоматически Географическая позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии и регистрации Магнитно-резонансная Изображения

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

Нервосберегающая Середина-уретральная обструкция (Nemo) у самок мелких грызунов

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

Повторяющийся забор крови из подключичной вены сознательной крысы

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 ...