Menschen braunes Fettgewebe Depots automatisch durch Positronenemissionstomographie / Computertomographie Segmentierte und Registrierte Magnetic Resonance Images

Das Ziel dieses Verfahrens besteht darin, mithilfe von thermoneutralen und kaltaktivierten PET-CT-Aufnahmen Depotbereiche braunen Fettgewebes automatisch zu segmentieren und auf korregestierte MRT-Scans desselben Probanden zu übertragen. Dies wird erreicht, indem zunächst thermoneutrale und kaltaktivierte MRT- sowie PET-CT-Scans am selben Probanden angefertigt werden. Der zweite Schritt besteht darin, alle vier Scans eines Probanden räumlich zu registrieren.

Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Registrierung von Ganzkörperbildern sollte der Fokus auf der genauen Registrierung der supraclaviculären Region liegen. Anschließend werden die registrierten PET-CT-Aufnahmen unter kalter Aktivierung und thermoneutralen Bedingungen eines Probanden verwendet, um die BAT-Gebiete für diesen spezifischen Probanden zu definieren. Der letzte Schritt besteht darin, die definierten BAT-Interessenregionen auf die MRT-Aufnahmen anzuwenden, die zuvor mit den PET-CT-Aufnahmen desselben Probanden registriert wurden.

Schließlich liefert dieses Verfahren quantitative MRT-Metriken im braunen Fettgewebe unter Verwendung automatisch generierter BAT-Interessenregionen anstelle manuell definierter Bereiche. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden, die in Studien zum menschlichen braunen Fettgewebe verwendet werden, besteht darin, dass mit dieser Technik MRT- und PET-CT-Aufnahmen am selben Probanden sowohl unter thermoneutralen als auch unter kaltsensibilisierten Bedingungen erfasst und kombiniert werden. Mithilfe der durch diesen Ansatz gewonnenen MRT-Metriken könnte es möglich sein, zentrale Fragen wie die Prävalenz und räumliche Verteilung des menschlichen braunen Fettgewebes allein mittels MRT zu beantworten. Um den temperaturgeregelten Raum vorzubereiten.

Verwenden Sie für die MRT einen kleinen Raum mit niedrigeren Temperaturen und halten Sie die Raumtemperatur mit einer tragbaren Klimaanlage und einem drehbaren Standventilator aufrecht, um die Zirkulation der kühlen Luft sicherzustellen. Wenn höhere Temperaturen gewünscht sind, verwenden Sie eine programmierbare tragbare Heizung, die oszilliert, um die warme Luft im Raum zu verteilen. Bevor der Proband den temperaturgeregelten Raum betritt, sollte er in standardmäßige medizinische Shorts und ein standardmäßiges medizinisches Hemd wechseln.

Entfernen Sie Socken und Schuhe. Messen Sie die Körpergröße, das Körpergewicht und den Taillenumfang der Versuchsperson nach dem Wechsel in die Standardkleidung. Messen Sie außerdem die Körpertemperatur der Versuchsperson mit einem sublingualen Thermometer.

Weisen Sie die Versuchsperson anschließend an, den temperaturgeregelten Raum zu betreten. Bitten Sie die Versuchsperson, ruhig sitzen zu bleiben und keine Aktivitäten durchzuführen, die die Körpertemperatur verändern könnten, wie beispielsweise körperliche Betätigung, Tippen oder Einschlafen. Nach einer Stunde im Sitzen messen Sie die Körpertemperatur erneut mithilfe eines sublingualen Thermometers.

Nach der zweiten Stunde im temperaturgeregelten Raum die Körpertemperatur ein drittes Mal mit einem sublingualen Thermometer messen. Falls eine kalte MRT durchgeführt wird, das kalte Weste vor Verlassen des temperaturgeregelten Raums am Probanden anlegen. Nach zwei Stunden im temperaturgeregelten Raum den Probanden im Rollstuhl zum MRT-Scanner bringen.

Führen Sie MRT-Aufnahmen mit einem MRT-Scanner mit drei Tesla durch, der über eine parallele Sende-Einheit mit zwei Kanälen verfügt. Eine extra große 16-Kanal-Empfangsspule für den Torso und eine modifizierte Tischhalterung. Der vordere Bereich des Torso.

Empfangsspule von der Oberseite der Scannerbohrung entgegennehmen. In einer Stoffschlinge halten, sodass die Schlinge tief genug hängt, um entlang des Körpers des Probanden gleiten zu können. Um das Signal-Rausch-Verhältnis zu maximieren.

Platzieren Sie den hinteren Teil der Torsoempfangsspule in einem rollenden Spulenwagen, der zwischen zwei Schichten der Tischplatte eingeschoben wird, während der Tisch durch die Scannerbohrung bewegt wird. Halten Sie den Spulenwagen durch Gurte an der vorderen und hinteren Abdeckung des Scanners in der ISO-Mittellage fest, sodass das hintere Spulenelement stationär bleibt. Positionieren Sie den Probanden auf dem Tisch, sodass er mit den Füßen zuerst in den Scanner einfährt.

Zunächst im Liegen die Weste entfernen, bevor sich die Versuchsperson hinlegt. Danach die Arme der Versuchsperson in einen Beutel ähnlich einem Kissenbezug stecken und die Arme an beiden Seiten des Körpers herunterlassen. Um Unterschiede in der Positionierung der Versuchspersonen bei MRT- und PET-CT-Scans zu minimieren, ist es wichtig, der Versuchsperson zu erlauben, sich natürlich auf die Scannerebene hinzulegen, die gleiche Polsterung unter dem Kopf bei jedem Scan zu verwenden und den Kissenbezug-Beutel zur Unterstützung der Arme einzusetzen.

Jede Stütze, die während einer Untersuchung für den Probanden verwendet wird, beispielsweise ein Kissen unter den Knien oder im unteren Rückenbereich, sollte für diesen Probanden stets auf dieselbe Weise eingesetzt werden. Sobald der Proband positioniert ist, erfolgt die Aufnahme einer Fett-Wasser-MRT mittels einer Multi-Stack-Multi-Slice-, Multi-Facet-Gradientenecho-Aufnahme mit sieben Stapeln zu jeweils 20 axialen Schichten. Die Schichten reichen vom Scheitel bis zum oberen Oberschenkel und sind lückenlos, mit einem Abstand von null Millimetern zwischen den Schichten.

Lassen Sie einen spezialisierten CT-Technologen einen intravenösen Port in einer Hand- oder Armvene des Probanden legen. Über diesen Port kann der Radiologietechniker später den Radiotracer injizieren, während der Proband im temperaturgeregelten Raum sitzt. Nachdem der temperaturgeregelte Raum wie zuvor vorbereitet wurde, weisen Sie den Probanden an, den Raum zu betreten.

Bitten Sie die Versuchsperson, ruhig sitzen zu bleiben und keine Aktivität durchzuführen, die die Körpertemperatur verändern könnte. Nach einer Stunde im Raum messen Sie die Körpertemperatur erneut mit einem sublingualen Thermometer. Nach der ersten Stunde im temperaturgeregelten Raum verabreicht der Radiologietechniker die Injektion von Fluoro-Desoxyglukose über den intravenösen Zugang.

Injizieren Sie 0,14 Milli pro Kilogramm F 18 FDG. Berechnen Sie die exakte Dosierung anhand des individuellen Gewichts des Probanden. Nach der zweiten Stunde im temperaturgeregelten Raum messen Sie die Körpertemperatur erneut mit einem sublingualen Thermometer.

Nach zwei Stunden im temperaturgeregelten Raum den Probanden im Rollstuhl zum PET-CT-Scanner bringen. Führen Sie PET-CT-Aufnahmen auf einem Discovery C und Treat Lead PET-CT-Scanner durch. Positionieren Sie den Probanden kopfvoran in Rückenlage auf der Liege, um in den Scanner einzufahren.

Nachdem die Versuchsperson sich hingelegt hat, soll sie beide Arme in eine Tasche ähnlich einer Kissenhülle legen und die Arme an die Seiten des Körpers absenken. Dies trägt dazu bei, dass die Schultern bei beiden Untersuchungen, der MRT und der PET-CT, in ähnlicher Weise positioniert sind, wodurch die Bildko-Registrierung vereinfacht wird. Das Bildgebungs-Feld der PET-CT reicht vom Scheitel des Kopfes bis zur Mitte der Oberschenkel und umfasst je nach Körpergröße der Versuchsperson sieben bis neun Aufnahmepositionen.

Erfassen Sie die PET-CT-Bilder unter Verwendung der im Textprotokoll aufgeführten empfohlenen PET-CT-Parameter. Fahren Sie mit der Verarbeitung und Analyse gemäß dem Textprotokoll fort. Die Durchführung sowohl von MRT- als auch von PET-CT-Scans am selben Probanden sowie die Durchführung einer Koregistrierung aller Scans ermöglicht eine zuverlässige quantifizierbare MRT-Messung.

Die hier gezeigten Parameter von BAT sind unverarbeitete PET-CT- und MRT-Aufnahmen bei warmer und kalter Belastung von einem Probanden. Durch die Erfassung von PET-CT-Daten sowohl bei warmer als auch bei kalter Belastung ist es möglich, die durch Kälte aktivierten BAT-Depots anhand des erhöhten 18F-FDG-Uptakes deutlich zu unterscheiden. Gezeigt ist hier die axiale Schnittebene auf Höhe des Schlüsselbeins nach erneuter Registrierung.

Die erhöhte 18F-FDG-Aufnahme, die in der Kälte-PET-Aufnahme zu sehen ist, tritt in der supraclavikulären Region des Fettgewebes auf. Der MRT-Fettsignalanteil in diesem Bereich liegt im Bereich von 50 bis 80 %, vergleichbar mit früheren Untersuchungen. Nach der Koregistrierung aller vier Aufnahmen ist es möglich, eine individuelle BAT-Maske unter Verwendung von Kriterien zu erstellen, die aus den PET-CT-Bildern abgeleitet sind.

Diese Maske kann anschließend auf die vier koregistrierten Aufnahmen angewendet werden, um Bilddaten in den BAT-Lagerstätten zu erhalten, wie hier für einen Probanden gezeigt. Die Anwendung der BAT-Maske auf die registrierten Aufnahmen ergibt numerische Werte aus den erfassten Daten, die als Mittelwert mit 95 %-Konfidenzintervall dargestellt werden. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, stets daran zu denken, den Probanden bei jeder der vier Aufnahmen in derselben Weise zu positionieren, da dies die Koregistrierung der Bilder erheblich verbessert, nachdem dieses Verfahren befolgt wurde.

Mit der Ergänzung durch andere MRT-Methoden, wie die diffusionsgewichtete Bildgebung, Perfusion und Thermometrie, sollte es möglich sein, die räumliche Verteilung und Prävalenz von braunem Fettgewebe beim Menschen zu untersuchen.