人間の褐色脂肪組織デポは自動的に陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影法で区分されると磁気共鳴画像登録
2015年2月18日
ここに提示された方法は、各々が温熱（24°Cに2時間暴露後にスキャンし、18 F-フルオロデオキシ（18 F-FDG）陽電子放出断層撮影/コンピュータ断層撮影法（PET-CT）および脂肪-水分離、磁気共鳴イメージング（MRI）を使用し）と成人のヒト対象における褐色脂肪組織（BAT）をマッピングするために冷たい条件（17℃）。
この手順の目標は、サーモニュートラルとコールド活性化 PET CT の両方を使用して、褐色脂肪組織のデポを自動的にセグメント化し、同じ被験者の共登録 MRI スキャンに適用することです。これは、最初に同じ被験者でサーモニュートラルとコールド活性化の両方のMRIおよびPETCTスキャンを取得することによって達成されます。2 番目のステップは、1 つの被験者の 4 つのスキャンすべてを空間的に登録することです。
全身画像の登録が難しいため、鎖骨上領域の正確な登録に焦点を当てる必要があります。次に、1 つの被験者に対して登録された低温活性化およびサーモニュートラル PET CT スキャンを使用して、その特定の被験者の BAT 領域を定義します。最後のステップは、同じ被験者のPET CTスキャンに登録されているMRIスキャンにBAT関心領域を適用することです。
最終的に、この手順は、手動で定義された領域の代わりに自動的に生成されたBAT関心領域を使用して、褐色脂肪組織の定量的MRIメトリックを提供します。この技術がヒトの褐色脂肪組織の研究で使用されている既存の方法よりも優れている点は、この技術が MRI および PET CT スキャンを同じ被験者のサーモニュートラルおよび低温活性化条件下で取得および組み合わせることです。このアプローチによってもたらされるMRIメトリクスを使用して、温度制御された部屋を準備するためにMRIのみを使用して、ヒトの褐色脂肪組織の有病率および空間分布などの主要な質問に答えることができるかもしれません。
MRIの場合は、温度を下げるために小さな部屋を使用し、ポータブルエアコンユニットと回転式フロアファンで室温を維持し、冷気を循環させます。より暖かい温度が必要な場合は、振動して暖かい空気を部屋の周りに循環させるプログラム可能なポータブルヒーターを使用してください。温度管理された部屋に入る前に、被験者に標準的な医療用ショーツと標準的な医療用シャツに着替えてもらいます。
靴下と靴を脱ぎます。標準服に着替えた後の被写体の身長、体重、胴囲を測定します。また、舌下体温計を使用して被験者の体温を測定します。
次に、被験者に温度管理された部屋に入るように指示します。被験者に静かに座るように依頼し、運動、タイピング、眠りにつくなど、体温を変化させる可能性のある活動を行わないように依頼してください。部屋に1時間座った後、舌下体温計を使用して再度体温を測定します。
温度管理された部屋に座って2時間後、舌下体温計を使用して3回目に体温を測定します。コールドMRIを行う場合は、被験者の前にコールドベストを被験者に置き、温度管理された部屋を出てください。温度管理された部屋で2時間過ごした後、被験者を車椅子でMRIスキャナーに搬送します。
2チャンネルのパラレル送信機能を備えた3台のTesla MRIスキャナーを使用してMRIスキャンを取得します。特大の16チャンネル胴体受信コイルと変更された卓上吊り下げ。胴体の前部。
スキャナーの穴の上部からコイルを受け取ります。布製スリングでは、スリングが被写体の体に滑り込むのに十分なほど低く吊り下げられるようにします。信号対雑音比を最大化するため。
胴体が受けたコイルの後部をローリングコイルワゴンに置き、テーブルがスキャナーボアを通過するときにテーブルトップの2つの層の間に挟みます。スキャナーウォーの前後のスキャナーカバーに取り付けられたストラップでコイルワゴンをISO中央に保持し、後部コイルエレメントが静止したままになるようにします。被写体をベッドに置き、スキャナーの足に入ります。
まず、仰臥位で、被験者が横になる前にベストを取り外してください。次に、被験者に両腕を枕カバーに似たバッグに入れてもらい、腕を体の両側に下げます。MRIとPET CTスキャンでは、被験者の位置差を最小限に抑えるために、被験者がスキャナーベッドに自然に横たわるようにすること、スキャンのたびに頭の下に同じ量のクッションを使用すること、枕カバーバッグで腕を支えることが重要です。
1回のスキャン中に被験者に使用されるサポート、たとえば、膝の下や腰の下の枕は、常にその被験者に同じように使用する必要があります。被験者が所定の位置に配置されたら、マルチスタックマルチスライス、20軸スライスの7つのスタックを使用したマルチファセットフィールドエコー取得を使用して脂肪水MRIを取得します。頭頂部から大腿部までのカバーは、スライス間の隙間がゼロミリメートルで連続しています。
ペットのCT技師に、被験者の手または腕の静脈にIVポートを配置してもらいます。このIVポートにより、放射線技師は、被験者が温度管理された部屋に座っているときに、後でラジオトレーサーを注入することができます。以前と同様に温度管理された部屋を設置した後、被験者に入室を指示します。
被験者に静かに座り、体温を変化させる可能性のある活動を行わないように依頼します。部屋に1時間座った後、舌下体温計を使用して再度体温を測定します。温度管理された部屋での最初の1時間後、放射線技師にIVポートを介してフルオロデオキシグルコースの注射を投与してもらいます。
F 18 FDGのキログラムあたり0.14ミリを注入します。被験者の比体重に基づいて正確な投与量を計算します。温度管理された部屋に座って2時間後、舌下体温計を使用して再度体温を測定します。
温度管理された部屋で2時間過ごした後、被験者を車椅子でPET CTスキャナーに運びます。ディスカバリーCでPET CTスキャンを取得し、リードPET CTスキャナーを治療します。被験者をベッドに置き、仰臥位でスキャナーに頭から入ります。
横になったら、被験者に両腕を枕カバーに似たバッグに入れてもらい、腕を体の両側に下げます。これにより、MRI検査とPET CT検査の両方で肩が同じように配置され、画像の同時レジストレーションが容易になります。PET CTの撮影視野は、被験者の身長に応じて7〜9ベッドの位置で頭頂部から大腿部中央までカバーします。
テキストプロトコルに記載されている推奨ペットCTパラメータを使用してPET CT画像を取得します。テキストプロトコルに詳述されているように、処理と分析を続行します。同じ被験者でMRIとPET CTの両方のスキャンを取得し、すべてのスキャンで同時登録を行うことで、定量的MRIの信頼性の高い測定が可能になります。
ここに示されているBATの指標は、1人の被験者からの未処理の温冷PET CTおよびMRIスキャンです。温冷PET CTデータを取得することで、FFDGの18個取り込みの増加により、冷温活性化コウモリの貯蔵庫を明確に区別することができます。ここに示されているのは、再登録後の鎖骨レベルの軸方向スライスです。
コールドPETスキャンで見られる18FFDG取り込みの増加は、脂肪組織の鎖骨上領域で発生します。この領域のMRI脂肪信号分率は、以前の研究と同様に50〜80%の範囲に収まります。4つのスキャンすべてを同時登録した後、PET CT画像から導き出された基準を使用して、被写体固有のコウモリマスクを作成することができます。
次に、このマスクを4つの共登録スキャンに適用して、1つの被験者についてここに示すように、バットデポの画像メトリックを取得できます。登録されたスキャンにBATマスクを適用すると、取得したデータからの数値が平均N95%信頼区間として表されます。この手順を試行する際は、4つのスキャンのそれぞれで常に同じ方法で被写体を配置することを忘れないでください。
拡散強調イメージング、灌流、温度測定などの他のMRI法を追加することで、ヒトの褐色脂肪組織の空間分布と有病率を研究することが可能になるはずです。
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概要
この研究では、18 F-フルオロデオキシグルコース（18 F-FDG）ポジトロンエミッション断層撮影/コンピュータ断層撮影（PET-CT）と脂肪-水分分離磁気共鳴画像法（MRI）を用いて、成人の褐色脂肪組織（BAT）をマッピングする方法を提示します。スキャンは、温中性および寒冷条件に2時間さらした後に行われます。
研究の主要な構成要素
科学分野
- 神経科学
- 画像技術
- 代謝
背景
- 褐色脂肪組織（BAT）は、体温調節とエネルギー代謝において重要な役割を果たします。
- BATの分布を理解することで、代謝の健康に関する洞察が得られます。
- PET-CTとMRIを組み合わせることで、BATマッピングの精度が向上します。
- 温度条件はBATの活動性と画像結果に影響を与える可能性があります。
研究の目的
- PET-CTとMRIを用いてBAT貯蔵部位を正確に分割する方法を開発すること。
- 温度が画像でのBATの可視性に与える影響を評価すること。
- より良い分析のためのマルチモーダル画像データのレジストレーションを改善すること。
使用された方法
- 温中性および寒冷条件下でのPET-CTとMRIスキャンの取得。
- 単一被験者のすべてのスキャンの空間レジストレーション。
- 鎖骨上部領域の正確なレジストレーションに焦点。
- 後続の分析のために、登録されたスキャンからBAT領域を定義すること。
主要な結果
- 組み合わせた画像技術を用いてBAT領域の成功的な分割。
- 温中性および寒冷条件間でのBATの可視性の違いを実証。
- 空間レジストレーションの正確さの向上により、分析の品質が向上。
- この方法論は、将来の代謝研究のためのフレームワークを提供します。
結論
- PET-CTとMRIの組み合わせは、BATマッピングに効果的です。
- 温度はBATの画像結果に重要な影響を与えます。
- このアプローチは、代謝の健康と肥満の研究を進めることができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Automated segmentation of human brown adipose tissue (BAT) using co-registered PET-CT and MRI enables quantitative, non-invasive assessment of BAT depots, addressing a key challenge in metabolic disease research. This workflow enhances predictive confidence in tissue identification and supports translational continuity from discovery to preclinical model development. The approach positions MRI-based BAT quantification as a scalable, radiation-free alternative for future metabolic and obesity-targeted R&D portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables objective identification and localization of BAT depots for mechanistic studies.
- Supports biological de-risking by distinguishing BAT from other adipose tissues using quantitative imaging metrics.
- Facilitates functional target validation for metabolic pathway interrogation.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, automated BAT masks for reproducible imaging-based assays.
- Delivers quantitative MRI outputs suitable for high-confidence screening of metabolic modulators.
- Enables assay scalability and platform reuse by eliminating manual segmentation variability.
Translational & Preclinical Research
- Aligns imaging biomarkers with disease-relevant metabolic endpoints for translational studies.
- Supports continuity from human imaging to preclinical model validation of BAT-targeted interventions.
- Reduces biological ambiguity in preclinical efficacy assessments by leveraging quantitative imaging data.
Pipeline & Workflow Integration
This automated imaging protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum, bridging early mechanistic studies and translational research in metabolic disease.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing and pathway clarification through precise BAT localization and quantification.
- Screening: Standardizes imaging readouts for reliable comparison of metabolic interventions.
- Analytics: Provides quantitative dependent variable measurements (e.g., MRI fat signal fraction, PET uptake) for robust statistical analysis.
- Translational Research: Facilitates biomarker alignment and risk-adjusted advancement of BAT-modulating candidates.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging workflow for ongoing metabolic and obesity research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in BAT identification and reduces mechanistic ambiguity.
- Operational Value: Automates segmentation and standardizes imaging protocols for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital efficiency by providing robust, quantitative imaging endpoints.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of metabolic disease assets based on validated imaging biomarkers.
Implementation Considerations
- Requires expertise in multimodal imaging acquisition and spatial registration.
- Demands access to PET-CT and advanced MRI instrumentation with co-registration capabilities.
- Necessitates cross-team standardization of subject positioning and imaging protocols.
- Adaptation to other anatomical regions or disease models may require protocol optimization.
- Dependent on consistent temperature-controlled conditions for reproducible BAT activation and imaging.
![[18F]FDGマイクロPET/MRイメージングを用いたマウスの褐色およびベージュ色の脂肪組織の可視化と定量化](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F62460.jpg%3Fv%3D2026-07-08T02%253A25%253A48.878Z&w=384&q=75)
