喫煙のドーパミン作品：LP-ntPETと短命ドーパミン変動の動的イメージの作成

マルチスライスドーパミンムービーを製造するため、以下に説明する手順全体の概要を、 図1のフローチャートにまとめられている。 プリPET MRスキャン PETスキャンとは別の日には構造的なMRスキャンを取得する。 MRスキャンは、PET画像のための解剖学的基準を提供します。構造的MRIのための典型的な取得パラメータは以下のとおりです。3D MPRAGE MRパルスシーケンスTE = 3.3ミリ秒、フリップ角= 7度で、スライス厚= 1.0ミリメートル、0.98×0.98ミリメートルピクセル。 練習PET /喫煙セッション被写体がPETセンターへの以前の訪問で、理想的には、スキャン前にどちらかのPETスキャナーでの喫煙の動きを練習したりするように手配。これは、実際のP​​ETスキャン中に混乱や不快感を避けることができます。また、初めてスキャナであることの目新しさがなくなります。シーメンスHRRT高解像度の脳スキャナーであるため、トンネルは狭いと彼/彼女の口にタバコを持って来るために喫煙者のための最小限の隙間があります。我々は、頭部の動きに対処するための洗練されたシステムを持っていますが、それは彼/彼女の頭を動かさないようにしようとしたときに喫煙習慣喫煙を持っていることはまだお勧めします。 患者の準備 IVライン IVは看護師によって挿入されたとトレーサーを実現ポンプに後で取り付けるために準備しなければなりません。トレーサーは、IVラインを介して患者に注入されます。 ヘッドモーションモニタ被験者の頭の上に貼って反射球。 Vicra頭部追跡システムのレーザーポーリング20 Hzの速度で反射球の位置。球体は、剛性、十字状の "ツール"に取り付けられ、工具が被検体によって着用ライクラ水泳キャップに取り付けられている。工具の位置をリアルタイムで表示が頭部の動きを監視し、そのレーザsysteを確認するために試験担​​当者によって使用されるべき mは、工具の遮るもののないビューを有し、画像再構成の後の使用のために継続的にヘッド位置を記録している。 噴射ポンプを準備プログラムスキャンを通してドーパミン変動にPET画像の感度を最大化するラクロプライドのための適切な輸液パラダイムとポンプは、一定の注入に続いて初期ボーラスとして、11 C-ラクロプライド、トレーサーを投与。注入対初期ボーラスで配信されるトレーサーの適切な相対量を決定するために、我々はカーソンらの方法に従ってください。22（分単位で"Kbol"注入速度にボーラスで投与量の比率を計算する）ヒトにおける11 C-ラクロプリドのインパルス応答関数の知識を与えられた。トレーサーの配信が所定のプロトコルに従って、プログラム可能な輸液ポンプを駆動し、社内のコンピュータプログラムによって制御される。 エアフィルターを起動します。tは ">喫煙、位置の間にPETスイートからの受動喫煙をなくすために、スキャナの前に被験者の頭の上にエアフィルター（Movexの社、ノーサンプトン、PA）の摂取量は。持参する主題の余地を残す喫煙中、彼/彼女の口にタバコを。フィルターは前の研究への電源が入っていて、複数のスキャンが実行される場合、すべての条件で使用されています。 トランスミッションスキャン 9分伝送前トレーサーとPETスキャンの買収の注入にスキャン獲得。変速機は、脳全体の線減衰係数の3Dマップを作成するために取得される。減衰マップは、放射（PET）画像の再構成に使用される。 PETスキャン注射やPETスキャンを開始認定された核医学技術者はトレーサーを管理する必要があります。一般的に、2技術者のチームは、トレーサー管理とPETデータ収集は同時開始 LY。 喫煙時の評価尺度喫煙直ちに前に、次の対象者に、口頭で、シンプルなアンケートを管理します。喫煙者は彼/彼女の渇望、渇望の満足、ニコチン高く、1-100のスケールで嫌悪の感情を評価しなければなりません。 喫煙自然主義の喫煙経験ドーパミン応答を捕捉するためには、彼自身のペースで吸うタバコの彼自身のブランドを吸う、そして最も重要なのは、自分で喫煙を行うのではなく、ニコチンや勉強によって管理タバコを持っている喫煙者に指示要員。喫煙 – 前午前0時から禁欲している – 煙連続で2つのタバコ。彼らは一般的に、両方のタバコを完了するために10分ほどかかる。 評価尺度は、ポスト喫煙（前述のように）。 ポスト-PETスキャン使用MOLAR Vicraデータを経由して復興に送信、スキャン完了買収が完了するontent ">した後、リストモードデータ（その時間と場所で、個々の崩壊イベントの記録）放射画像にを再構築。当センターで使用される再構成アルゴリズムは、（反復アルゴリズムであるカーソン、バーカーら散布、減衰、デッドタイム、および正規化、スキャナジオメトリと点広がり関数の高周波Vicraの録音を使用して、イベントレベルで運動を補正します21）。訂正もアルゴリズムに含まれています。再建事前に選択したタイムフレームで3D PET画像のダイナミックシリーズを生成。 MR前処理とMR-PET登録被写体のMR画像23から頭蓋骨を削除するには、標準的なアルゴリズムを使用してください。 MRはほとんどのトレーサーが頭蓋骨に取り込まれていないため、PETとの合わせの前にデ – 酔ったでなければなりません。 HYPRとダイナミックPETデータをフィルタリングの変形を適用空間フィルタリング方法、クリスチャンら 8,24の仕事後にフレームごとの方法ですべてのPET画像に高度に限定された逆投影（HYPR-LR）。 HYPR-LRの魅力は、それが私たちがドーパミンムービーを作成するために使用するすべてのボクセルにおける劣化時間情報なしで空間的なノイズを低減することである。 MRテンプレートにPETデータを合わせ変換行列1を得るために、被験者のMRデータへのPETの位置を合わせます。 （これは、典型的にはPETスキャンの早期からのイメージを使用して行われます。）変換行列2を生成する標準のMRテンプレートにMRデータを登録します。標準テンプレート空間にHYPRフィルタリングされたPETデータを登録するための変換1と2を組み合わせる。データには、等方性ボクセル（2×2mmの×2 mm）の標準で解剖学的空間に今ある。 線条体マスクを適用ラクロプリドは、線条体でのみ使用される背景のコントラストに十分な信号を有する。これは、脳の領域であるそれは、薬物中毒に関与している。続いマルティネスら 25は、テンプレート領域内のすべてのPETデータへのプレ交連線条体（腹側線条体、背尾状核、背側被殻）のマスクを適用します。 二つのモデルのボクセルベースの​​フィット LP-ntPETためのドーパミン応答関数を選択刺激に可能ドーパミン応答と一致している応答関数を選択します。応答関数の特定のセットを選択することによって、人は私たちの特定の刺激のために期待されているカーブに推定ドーパミン応答の形状やタイミングを制約することができます。喫煙のために、我々はドーパミン濃度の単峰立ち上がりと立ち下がり（ "ガンマ変量"字カーブ）を期待しています。スキャン、40分（一部の期待を考慮するために）およびそれ以降に含まれているの "離陸"時代とともに応答関数の遺族に45分での喫煙の場合。 LP-ntPETモデルを適用 LP-ntPETモッズフィットノルマンディらの方法に応じてマスク領域内の個々のボクセルにおけるPETのTACへエル7。モデルの演算式は、 図3aに示されている。各応答機能付きPET TACの積の積分は（運用式の最後の項を参照）をモデルに寄与する線形基底関数のセットになります。 LP-ntPETは、線形、基底関数ベースのダイナミックPETデータをフィッティングするための方法であるので、速やかにトレーサの動作、および相対的ドーパミン（b）の時間的プロファイルを統制動態パラメータの両方を（）を推定するために実施することができる各ボクセルにおけるスキャンセッション中に濃度変化、。 WSSRマップを作成下記の二乗残差の加重和（WSSR）使用のための各ボクセルのデータへLP-ntPETの適合マップ（WSSR LP-ntPET）を 、記録します。各ボクセルにモデルを当てはめることはトレーサーパラメータの画像を生成する：R 1、K 2 </サブ>、K 2A、γ。 R1が相対流量値であり、k 2は、基準領域の流出速度であり、k 2aは 、注目領域内の見かけの流出率であり、γドーパミン信号の大きさである。各ボクセルにおける残差二乗の加重和は、同様に画像として考えることができる。 （従来の）多重線形参照組織モデル（MRTM）を適用マスクされた地域内の個々のボクセルにおけるPET時間放射能データに9に続くMRTMモデルに適合。通常、ダイナミックPETデータに適用- – それは時間的に変化するドーパミン任期を欠いことを除い LP-ntPETと同じですMRTMは線形モデルである。唯一の3つのパラメトリック画像のボクセル単位でデータの利回りの見積もりにフィッティングMRTM：R 1、K 2、K部2a。同様に、各ボクセルのデータへMRTM（WSSR MRTM）の適合の二乗マップの加重和を記録します。 <リチウム> F-マップを計算マスクの各ボクセルでF-統計量を計算することにより、正方形マップの合計からF-マップを作成します。 F統計量は、それぞれの発作の自由度の違いを補正し、WSSRのMRTMにWSSR LP-ntPETを比較します。 しきい値F-マップ P <0.05（モデルフィットの自由度に基づく）の確率に変換値におけるしきい値F-マップを。しきい値はすべてのボクセルで同じです。 PETのTAC MRTMよりもLP-ntPETとのより良い（統計的に）適合している線条体でのみボクセルを保持して新しい "意義マスク"を作るためにマップを二値化。 意義マスクをフィルタリング我々は、ノイズに起因すると想定しているボクセルの小さな、孤立したクラスタを排除する意義マスク上の形態学 "オープニング"を（膨張が続く侵食）を実行します。等方的な2×2×2のボクセルカーネルが再​​使用され2ボクセル以下の直径を有するボクセルの孤立したグループを移動します。我々は今、最終的な意義のマスクを持っている。 色での4Dドーパミンムービーを作成ファイナルSignifcanceマスクの各ボクセルでK 2aにより正規化推定ドーパミン曲線の値を格納します。これらのデータは、 "正規化されたドーパミンの画像"を構成し、4次元になります。彼らは、事実上、各ボクセルのための各時点における相対ドーパミン値が有意なドーパミン刺激に対する応答を有することがわかった。正規化されたドーパミン画像にカラールックアップテーブルを適用することによって色分けされた画像系列を作成する。対応するMRテンプレート画像上の色分けされたドーパミン画像をオーバーレイ。 * pngファイルとして色分けされた一連の画像を保存します。これは、単一スライス "ドーパミン映画"である。 1ムービーに腹側線条体を含む各スライスのドーパミンのムービーを配置します。この配置は、マルチスライスドーパミンムービーです。 喫煙データと制御データSIMを分析ilarly 検査されるすべての実験条件からのデータで同じ分析を実行します。このプロジェクトでは、我々は、取得と、2つの別々の条件での各被験者のデータ分析：喫煙とコントロール（禁煙）。 複合ドーパミンムービーを構築することによって制御することが喫煙を比較異なる条件で同じ被写体にドーパミン映画、 例えばベースラインまたは偽タスク対喫煙を作り出す。ベースラインと喫煙のために線条体のすべてのスライスのための一つの主題は、 "複合ドーパミン映画"をプロデュース。 ムービーの実行タバコに対する脳のユニークなドーパミン作動レスポンスを備えて空間的および時間的なパターンを明らかにする "マルチスライスドーパミンムービー"（結果に示されるように）再生します。