红外热成像技术用于检测棕色脂肪组织活性变化

红外热成像技术能够估算实验动物和人类受试者中棕色脂肪组织的活性，且不受性别、年龄或不同病理状况影响。正电子发射断层扫描-计算机断层扫描（PET-CT）作为测量棕色脂肪组织活性的方法存在局限性，尤其是在进食后。因此，一种非侵入性且更灵敏的红外热成像技术被开发出来。

利用红外热成像技术，我们可以确定肥胖症和糖尿病患者棕色脂肪组织活性或棕色脂肪活性的病理生理变化，并鉴定能够恢复这些患者棕色脂肪活性的药物。该方法可用于评估激素或合成治疗物质对人类及实验动物棕色脂肪活性的生理影响。询问受试者是否已充分休息并经过前一晚的禁食。

在测量前，受试者需至少休息30分钟，以避免可能的棕色脂肪组织激活。实验应在上午时段进行。测量前15分钟，请受试者脱去上身衣物。

受试者休息时，将热成像相机安装在三脚架上，并放置在距离受试者就座位置一米远的地方。按照制造商的说明，将热成像相机连接至计算机及相应软件。通过在一米焦距处拍摄皱褶的铝箔，测定房间的反射温度。

为此，在相机软件中输入距离为0米，发射率为1。然后输入大气压和相对湿度的数值。为确定反射温度，选择方形形状，并在铝箔上选取一个感兴趣区域（ROI）。

然后，在主相机窗口中选择最左侧的第一个图标，读取平均温度，该数据对后续分析至关重要。在开始测量前，需确定室温及空气湿度。在软件中，于主相机窗口上方，选择从左数第三个图标。

在弹出菜单中，选择“编辑记录设置”，这将打开一个新窗口。在记录模式下，选择“记录到磁盘”，并在所需时间设置记录持续时间。在同一窗口的记录选项中，将记录速率限制为每秒五次，并选择保存 recordings 的位置。

关闭当前窗口，在主菜单中打开“编辑”，然后选择“首选项”。将目标帧率设置为每秒五帧。选择“热键/远程启动可停止录制”。

从下拉菜单中选择“开始/停止模式”。测量时，确保只有受试者和实验人员在场。避免空气流动，并确保受试者远离冷风、阳光直射或灯泡等任何热源。

定位锁骨上方颈部的锁骨上区域，该区域含有棕色脂肪组织。调整受试者位置，使该区域位于一米焦距处。通过按 F5 键以每秒 5 帧的帧率录制一段 10 到 15 秒的短片。

确保所有参与者食用相同的餐食。餐后，使用相同的设置值，分别在30分钟、1小时、2小时和3小时时按F5键进行新的记录。实验前一天，采集动物的阴道拭子，并将细胞涂抹在玻璃片上。

静置使其自然干燥。加入500 µL 0.1%乙酸焦油紫溶液染色1分钟，然后用清水冲洗三次。使用光学显微镜在100倍放大倍数及明场照明下观察细胞。

根据涂片中观察到的白细胞、有核细胞及已定量的上皮细胞数量，确定动情周期的阶段。在实验当天早晨，准备好热成像相机及录像设置。将动物小心地放入清洁的笼子中，并将笼子置于热成像相机正下方，焦距为一米。

按下 F5 键录制视频。在将食物颗粒给予每只动物之前先称重，以计算食物摄入量。让动物在其笼子中进食 30 分钟，餐后再次称量食物颗粒的重量。分别在开始进食后的 30 分钟、1 小时和 2 小时重复进行红外（IR）测量。

实验结束后，检测雌性动物的动情周期阶段，方法如前所述。对于每个视频，将相关变量输入相机软件，包括皮肤发射率、环境反射温度、空气温度、相对湿度以及到目标物体的距离。通过移动屏幕底部的播放头或按下暂停按钮，从视频中选择合适的帧。

通过在主窗口左侧选择所需区域的形状来确定感兴趣区域。选择最符合肩胛骨之间皮肤区域的形状。选定感兴趣区域后，右侧将显示最低、最高和平均温度。

在图像中，红色三角形代表记录到的最高温度点，蓝色三角形代表记录到的最低温度点。重复此步骤，对多个帧进行分析，以确保测量的温度在记录的数秒内保持稳定。通过将餐后棕色脂肪组织上方皮肤的最高温度减去餐前的最高温度，计算餐后活性的增加程度。

通过分析两个皮肤区域来确定棕色脂肪组织的活性：一个位于棕色脂肪组织上方，另一个位于锁骨上区域作为参考点。棕色脂肪组织的活性通过两个皮肤区域最高温度之间的差异计算得出，该差异为1.8摄氏度。但由于进食后即使经过三小时，棕色脂肪组织上方皮肤温度并未下降，因此不能仅以该区域皮肤的最高温度来表示其活性。

在小鼠中，通过测量棕色脂肪组织上方皮肤的平均温度，来评估处于动情间期的雌性个体在进食后的活动变化。仅在测量最高温度时，进食后30分钟内观察到活动的显著变化。在临床研究中，正确选择匹配的对照受试者是最困难的部分，因为健康对照者与患有病理状况的受试者应在除所研究疾病外的所有方面尽可能相似。

除了该实验方案外，还可测量血糖浓度和体温，从而能够分析活动异常与葡萄糖利用或体温升高之间的相关性。这种灵敏且无创的技术为在其他实验条件和研究中确定棕色脂肪组织活性的生理及病理生理变化提供了多种可能性。