몸 전체와 활성 인간의 지역 정량화 갈색 지방 조직 18F FDG PET/CT를 사용 하 여

Katherine Kim; Shan Huang; Laura A. Fletcher; Alana E. O'Mara; Ilan Tal; Robert J. Brychta; Aaron M. Cypess; Kong Y. Chen; Brooks P. Leitner

doi:10.3791/58469

방법 논문

몸 전체와 활성 인간의 지역 정량화 갈색 지방 조직 ¹⁸F FDG PET/CT를 사용 하 여

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⸱

DOI:

10.3791/58469

⸱

2019년 4월 1일

Katherine Kim¹ , Shan Huang² , Laura A. Fletcher¹ , Alana E. O'Mara¹ , Ilan Tal³ , Robert J. Brychta¹ , Aaron M. Cypess¹ , Kong Y. Chen¹ , Brooks P. Leitner¹

¹Diabetes, Endocrinology, and Obesity Branch, National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, National Institutes of Health, ²National Cancer Institute, National Institutes of Health, ³Division of Nuclear Medicine and Molecular Imaging, Department of Radiology, Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School

이 논문에서

요약

무료, 오픈 소스 소프트웨어를 사용 하 여, 우리는 총 및 지역 갈색 지방이 많은 직물 (박쥐) 볼륨 및 ¹⁸F FDG PET/ct.를 사용 하 여 박쥐의 신진 대사 활동을 계량 분석 방법 개발

초록

발열 동물, 갈색 지방이 많은 직물 (박쥐) 추위에 체온을 방어에 대 한 열을 생산 하기 위해 활성화 됩니다. 에너지를 소비 하는 박쥐의 능력 비만 및 인 간에 있는 관련된 대사 장애 개선에 새로운 치료에 대 한 잠재적인 대상을 제출 했다. 이 조직의 작은 동물에서 잘 공부 하고있다, 인 간에 있는 박쥐의 thermogenic 용량 측정의 볼륨, 활동, 및 유통의 어려움 때문에 크게 알려지지 않은 남아 있습니다. 식별 및 활성 인간 박쥐 측정 ¹⁸F-Fluorodeoxyglucose (¹⁸F FDG) 양전자 방출 단층 촬영을 사용 하 여 일반적으로 수행 됩니다 및 컴퓨터 단층 촬영 (PET/CT) 검사 다음 냉 노출 이나 약리 활성화. 여기 총 몸 인간의 박쥐 ¹⁸F FDG PET/CT 검사는 오픈 소스 소프트웨어를 사용 하 여 계량 하는 상세한 이미지 분석 접근 방식을 설명 합니다. 우리 관심 측정 박쥐 볼륨 및 활동, 일반적인 비 박쥐 조직, 피하고 있는 동안 metabolically 활성 지방 조직을 식별 하 고 추가 해부학 적 분포 특성 영역 사용자 지정 그리기 방법을 보여 줍니다. 이 엄격한 접근 시간이 있지만, 우리는 궁극적으로 미래의 자동화 된 박쥐 정량화 알고리즘을 개발 하는 기초를 제공할 것입니다 믿습니다.

서론

비만 전세계¹ 의 증가 보급 방지 하 고 비만 관련 된 합병증의 개량 새로운 치료제에 대 한 조사를 자극 했다. 비만 중성 지방²의 형태로 흰색 adipose 조직 (WAT)에 저장 된 에너지를 초과 하는 부분에 예정 이다. 갈색 지방이 많은 직물 (박쥐)의 높은 미토 콘 드 리아 콘텐츠, 작고 multilocular 지질 방울, 뚜렷한 해부학 적 분포, 큰 동 정적인 신경 분포, 및 능력을 생성 하는 열 때문에 특히 와트에서 다릅니다. 박쥐 한 번 작은 포유류와 신생아 유아에만 존재 하 생각 되었다, 비록 기능 박쥐의 존재는 2009³^,^,⁴⁵성인 인간에서 확인 되었다. 인간 박쥐의 thermogenic 용량 아직 알려져 있지 않습니다, 하지만 작은 동물에 광범위 한 연구 비 떨는 thermogenesis 추위 노출⁶동안 그들의 물질 대사의 60%를 구성 수 있습니다 나타났습니다. 결과적으로, 인간 박쥐는 지금 비만 관련된 질환⁷의 예방과 치료에 대 한 대상으로 탐험 되 고. 여러 임상 연구는 박쥐 thermogenesis와 상관 한다 활성화 시 증가 포도 당 통풍 관 및 에너지 지출 가벼운 감기 노출⁸^,^,⁹¹⁰으로 나타났습니다. 아직, 감기 유도 thermogenesis 남아 논란¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴, 많은 논쟁을 중심으로 인간 박쥐¹⁵를 계량 하는 방법에 박쥐의 기여. 이해 하 고 더 나은 전투 비만에 박쥐 thermogenesis를 다룰 수 있는 경우, 그것은 그것의 양 및 대사 활동의 정확한 측정을 중요.

박쥐의 정확한 측정을 얻기 때문에 인 간에 있는 박쥐의 독특한 해 부 배포 도전적 이다. 박쥐 목, 흉부, 그리고 단순한 biopsies¹⁴에 액세스할 수 없는 사이트에 복 부에 백색 지방이 많은 저장소 내에서 배포 됩니다. 부검 해부학 박쥐를 특성화 하는 데 사용 되었습니다¹⁶, 하지만 대부분 실행 불가능 큰 연구 하 고 실험실 연구 및 경도 또는 기능 정보를 제공할 수 없습니다. 박쥐 와트 비슷한 밀도가지고 있기 때문에 좁은 fascial 레이어 또는 와트¹⁶interspersed 작은 주머니에 발생할 수 있습니다, 단일, 기존의 이미징 기술을 사용 하 여 식별 하기가 어렵습니다. 이 또한 박쥐의 자동 부 량을 간¹⁷같은 균질 성 구조의 부 량 보다 더 어렵게 만든다.

이러한 과제를 극복 하기 위해 박쥐 볼륨 및 활동은 일반적으로 정량 계산 된 단층 촬영 (CT)과 양전자 방출 단층 촬영 (PET) 커플링에 의해. F-Fluourodeoxyglucose (¹⁸F FDG) 방사선된 포도 당 아날로그 ¹⁸박쥐 신진 대사 활동¹⁸공부를 가장 널리 사용 되 추적 프로그램입니다. 지방 조직에서 다른 조직 및 공기 밀도 Hounsfield 단위 (HU) CT 이미지 제공 하는 정보에 따라 분화 될 수 있다. 애완 동물 이미지 ¹⁸F FDG 통풍 관에 표준화 된 값 (SUV)의 단위에는 조직의 볼륨으로 촬영의 금액을 표시 합니다. 활동적인 박쥐와 하 찮은 추적 프로그램 이해, 와트 및 비활성 박쥐를 포함 하 여 공동 해당 CT 검사와 적절 한 SUV 임계값을 선택 애완 동물 이미지를 등록 하 여 조직에서 분리 수 있습니다.

이 문서를 통해 우리 인간의 박쥐 ¹⁸F FDG PET/CT 검사를 사용 하 여 계량 임상 연구자에 의해 사용할 수 있는 교육용 비디오와 단계별 접근을 제공 하고자 합니다. 이 이미지 분석 기술 과목 추위에 노출 되거나 약리 박쥐 자극 치료 후에 이상적으로 사용 됩니다. 특히, 우리는 특정 플러그인 (petctviewer.org)와 무료, 오픈 소스 이미지 처리 소프트웨어 (ImageJ)를 사용 하 여 가양성을 최소화 하면서 관심사 (ROIs)의 영역을 구성 하는 방법에는 사용자에 게 보여 줍니다. 이 방법의 결과 박쥐 볼륨, 활동 (포도 당 통풍 관), 개별 연구 과목에 해부학 적 분포를 공부 하 고 사용할 수 있습니다.

프로토콜

이 원고에 표시 된 모든 PET/CT 이미지는 건강의 국가 학회 프로토콜 번호 12-디 케이-0097 (ClinicalTrials.gov 식별자 NCT01568671) 참가자에서 얻은 했다. 모든 참가자 제공 서 면된 동의 그리고 모든 실험 국립 연구소의 당뇨병과 소화와 신 장병의 기관 검토 위원회에 의해 승인 했다.

1. 소프트웨어 설치

ImageJ imagej.net 에서 다운로드 하거나 petctviewer.org 에 링크를 사용 하 여 피지를 다운로드 합니다.
참고: ImageJ의 64 비트 버전은 1000 이미지 세트를 위한 필요.
다운로드 및 petctviewer.org에 설치 지침에 따라 ImageJ PET/CT 뷰어 플러그인 적용. PET/CT 뷰어에 포괄적인 가이드에 대 한이 웹 사이트를 참조 하 고 소프트웨어를 정기적으로 업데이 트와 일반 지침 (http://sourceforge.net/p/bifijiplugins/wiki/Brown%20fat%20Volume/)에 대 한 링크를 확인 하십시오.

2. PET/CT 이미지를 로드

PET/CT 뷰어 플러그인에 이미지의 다음 3 개의 스택 업로드: 감쇠 수정 애완 동물 (CPet), 비 감쇠 애완 동물 (UPet), 수정 및 감쇠 수정 CT (코네티컷). 두 방법 (그림 1) 중 하나를 사용 하 여 이미지를 업로드.
1. 방법 1: 끌어서 놓기
  1. 드래그-와-드롭 파일 탐색기 CT, CPet, 및 UPet filesets에서.
  2. 표시 3 메시지에 "예"를 클릭 합니다 (모든 이미지는 스택 "폴더"에 X 오픈), 메시지 내에서 확인란을 선택 하지 않은 떠나.
  3. 모든 3 개의 이미지 세트를 로드 하는 경우 이동 ImageJ 도구 모음에 "플러그인"을 선택 하 고 "Pet-ct 뷰어"를 선택 하려면 드롭-다운 메뉴를 스크롤.
2. 방법 2: CD 또는 디스크 위치에서 연구 읽기:
  1. "찾아보기"를 클릭 하 여 모든 이미지 세트를 포함 하는 높은 수준의 저장 폴더에 이동 데이터 집합 할당 "셋업" 탭에 위치 이름을 "DICOM 경로"를 지정 합니다.
    참고: DICOM (디지털 이미징 및 통신 의학에서)은 일반적으로 의료 이미지에 사용 되는 파일 형식 그리고 "DICOM 경로" 모든 원시 DICOM 이미지를 포함 하는 폴더의 집합을 나타냅니다.
  2. 돌아갑니다 "읽기" 탭 (하나의 주제를 한 날짜) 개별 스캔 이미지 처리를 위해 선택 하 게 될 것 이다.
  3. 주제, "읽기,"를 눌러 선택한 ImageJ 자동으로 모든 3 개의 연결된 집합을 업로드 하 고 PET/CT 뷰어를 실행 합니다.
"브라운 지방, ROIs" 편집기에 있는 "로드" 버튼을 클릭 하 여 이전 만든된 집합이 ROIs PET/CT 뷰어에 다시 로드.
참고: ImageJ만 CT, CPET, 및 UPET 이미지를 로드할 수의 현재 집합에서 만든 ROI.csv 파일로 허용 합니다.

3. 탐색 PET/CT 뷰어 플러그 인

PET/CT 뷰어 PET/CT 이미지의 세 가지 별도 보기와 새 창 하나를 개별적으로 제시 하거나 융합을 로드 한 후 표시를 기다립니다.
1. 상단에 "밉" 버튼을 클릭 왼쪽 PET/CT 뷰어 융합된 PET/CT 보기 다른 두 창 중 하나를 바꿉니다. 그러나,이 단추를 한 번 클릭만 하는 경우는 밉 더 이상 사용할 수 것입니다.
  참고: MIP 또는 최대 강도 투영 각 축 조각에 높은 강도 픽셀만 표시 2 차원, 전체 신체 이미지 이다.
2. 다시 데 려 밉; "밉" 버튼 클릭 이제 융합 PET/CT, CT, 및 MIP의 사용할 수 있어야.
와 MIP 이미지 방향을 전환 합니다 ">>", "F", 및 "S" PET-CT 뷰어 상단의 버튼.
돋보기의 왼쪽에 세 개의 단추를 사용 하 여 축, 코로나, 또는 화살 비행기를 애완 동물, 코네티컷, 그리고 융합된 PET/CT 이미지의 방향을 변경 합니다.
마우스의 스크롤 휠 기능 전환 PET-CT 뷰어 상단의 도구 모음에서 돋보기를 클릭 하십시오.
1. 선택 돋보기와 스크롤 (MIP)를 제외 하 고 모든 보기에서 확대 합니다.
2. 돋보기를 선택 하지 않은 경우 스크롤하여 (MIP)를 제외 하 고 모든 보기에서 분할 영역을 통해 이동 합니다.
  참고: 클릭 하는 MIP 변경 됩니다 애완 동물 및 CT 조각 커서의 수준에서 해 부 위치에.
도구 모음의 왼쪽 상단에 "편집"을 선택 하 고 표시 되는 드롭다운 메뉴에서 "브라운 지방, ROIs"를 선택 합니다. 새 대화 상자가 나타납니다. 정량화를 시작 하기 전에 다음 옵션이 선택 되어 있는지 확인 합니다.
1. "SUV 사용" 및 "CT 사용" 확인란을 확인 하십시오.
2. 3 복 포함 기준 ("", "평균", 또는 "모두") 중 하나를 선택 합니다.
  참고: "모든" Leitner 외. 2017¹⁹에서 사용 되었다. 다른 옵션에 대 한 자세한 내용은, petctviewer.org를 참조 하십시오.
3. 선택 "인테리어" 검사 내부 (아닌 밖에 서) 복을 박쥐 탐지 알고리즘을 적용 하는 투자 수익의 영역.
이 대화 상자의 자유 텍스트 필드의 첫 번째 행에서 박쥐에 대 한 SUV 한계를 입력 합니다.
1. 개인의 표준화 한 SUV 낮은 제한 측정 입력 또는 예측된 기댈 체 질량 및 상한 높은 활동 레벨¹⁹^,²⁰를 수용 하기에 충분 합니다.
  참고: 박쥐 최대한 Suv 높은 ~ 75 g/mL는 이전 연구¹⁷;에서 보고 되었다 따라서, 100 g/mL는 합리적인 상한 이다.
자유 텍스트 필드의 두 번째 행에 있는 박쥐 밀도 범위를 입력 합니다.
참고:-300 HU 하한값 및-10 HU 상한 Leitner 외. 2017¹⁹ 에서 사용 되었다와-10 HU-190에서 범위 또한 이전²¹을 권장 했다.
확인란 아래에 있는 "집 * 의미" 모든 복 박쥐 될 강조 될 것 이다 파란색에서 "갈색 지방, 투자 수익" 창이 열려 있는 동안 간주 되도록.
참고: SUVmax는 빨간색으로 나타나고이 확인란 옆에 있는 조정 가능한 번호 지시는 강조의 두께.
ROIs를 그립니다
1. "브라운 지방, 투자 수익"에 "그리기" 버튼을 클릭 합니다 대화 상자. PET/CT 뷰어 창 내에서 만든 모든 클릭 포인트 ROIs 구성 하는 간주 됩니다.
  1. ROI를 그리기 시작 하는 세 가지 보기 중 하나에서 아무 곳 이나 클릭 합니다.
    참고: 3 포인트의 최소 ROI를 형성 해야 합니다. 자동으로 포인트를 삭제 하 고 ROI 드로잉 모드를 떠나 첫 번째 또는 두 번째 포인트 후 두 번 클릭.
  2. 닫고 두 개 이상의 포인트를 정의한 후 두 번 클릭 하 여 투자 수익을 저장 합니다.
총 박쥐 볼륨을 컴파일 ROIs
1. 총 박쥐 볼륨을 축 평면에 ROIs를 그립니다.
  참고: 그것은 쉬운 축 조각 당 하나의 투자 수익의 최대입니다. 조각 당 하나 이상의 투자 수익을 포함 하 여 실수로 중복 될 수 있습니다. 복 중복 지역에서 박쥐 다음 총 박쥐 볼륨 쪽으로 한 번 이상 계산 것으로 확인.
2. 투자 수익 현재 축 조각에만 적용 됩니다 시작과 같은 슬라이스, "분할 제한" 끝 설정 (예: 시작 하는 슬라이스 90 = 및 조각 끝 = 90).
3. 투자 수익을 완료 하지 않고 (예: 왼쪽된 supraclavicular 지역에서) 박쥐의 한 창 고를 일주. 박쥐의 먼 세그먼트에 본문에 걸쳐 연결 라인을 확장 하 여 투자 수익을 계속 합니다. 두 번째 박쥐 디포 묶습니다 그리고 2^nd 영역의 시작에 이전 식별된 포인트를 두 번 클릭. 투자 수익 포인트 더 잘못 된 반응의 가능성을 줄이기 위해 필요에 따라 조정 합니다.
4. 라벨 하단에 텍스트 상자를 사용 하 여 나중에 참조할에 대 한 해 부 수준에 따라 투자 수익 왼쪽 대화 상자.
원치 않는 ROIs를 삭제
1. 완료 후 바로 원치 않는 ROI를 제거 합니다.
  1. 원치 않는 투자 수익 완료 PET/CT 뷰어 내에서 아무 곳 이나 두 번 클릭.
  2. "브라운 지방, 투자 수익" 대화 상자에서 재활용 빈 아이콘 버튼을 클릭 합니다.
  3. "예" 여부에 상관 없이 현재 투자 수익을 제거 하려면 메시지가 표시 되 면 클릭 합니다.
2. 이전에 만든 투자 수익을 삭제 합니다.
  1. 선택 화살표를 사용 하 여 원하는 투자 수익 또는 투자 수익 번호 옆의 화살표를 아래로.
  2. 재생 버튼을 클릭 합니다.
    참고: 투자 수익을 삭제 삭제 된 투자 수익 지 보다 큰 각 ROI와 관련 된 숫자 따라 이동 순서 (예: ROI #2 삭제, ROI #3 #2 될 것입니다 그리고 ROI # 4는 # 3이 될 경우). 레이블된 ROIs 쉽게이 과정.
ROIs를 저장
1. "저장" 버튼을 클릭 하 고.csv 파일에서 완료 된 ROIs를 저장 하려면 파일 이름을 제공.
  참고: 진행 손실 되지 않습니다 있도록 ROIs 10 조각의 간격으로 저장 될 것이 좋습니다. .Csv 파일 텍스트 편집기 또는 스프레드시트 프로그램에서 열 수 및 볼륨, 활동, SUVmean를 포함 하 여 각 ROI에 확인 된 박쥐에 대 한 모든 관련 데이터를 포함, 스프레드시트 프로그램에서 값을 변경 하는 등 파일 형식을 변경 하 고 수 있습니다 그것은 ImageJ에서 읽을 수 없습니다.

4. 측정 전신 박쥐

이러한 일반적인 지침을 사용 하 여 본문의 모든 지역에서 박쥐를 식별.
1. 공동 등록 문제는 가양성을 소개 수 있습니다 분으로 높은 밀도 또는 활동 대조, 조직 경계 부분을 하지 마십시오.
  참고: 명심 박쥐 저장소는 대칭, 종종 속성을 visual 박쥐 식별에 도움이 됩니다.
척추 모양, 다른 뼈 구조 및 기관의 존재 등 독특한 해부학 적 랜드마크를 사용 하 여 현재 해부학 영역을 식별. 지역별 구조를 가양성을 생성 하는 것으로 알려져 하지 마십시오.
1. 자 궁 경부 지역 (척추 C3-C7)에서 박쥐를 식별 합니다.
  1. 3 자 궁 경관 척추 (C3)에서 축 볼으로 이동 합니다.
    참고: C1-C2 영역 또한 포함 될 수 있습니다 박쥐, 하지만 박쥐 탐지 두뇌와 골격 근육에 FDG의 높은 통풍 관에 의해 혼동 될 것입니다.
  2. 목 근육, 척추의 spinous 프로세스 주위 고 그냥 후부는 mandible의 아래쪽 가장자리에 테두리를 만드는 지방 조직 창 고 옆에 ROI를 시작 합니다.
  3. 박쥐 (그림 2A 와 2B)로 비슷한 밀도 및 활동 레벨을 할 수 있습니다 갑 상선을 제외 합니다.
2. Dorsocervical 지역 (척추 C5-C7)에서 박쥐를 식별 합니다.
  1. 박쥐의이 작은, 피하 창 고를 포함 한다.
    참고: 그것은 C5-C7, 그림 2B근처 뒷면의 피하 지방 내에서 대칭적으로 나타납니다.
  2. 신중 하 게 피하 지방 조직만 대사 활동 발생 포함 한다.
3. Supraclavicular 지역 (척추 C7-T3;에서 박쥐를 식별 척추, 앞쪽 Mediastinum에 후부)
  1. 높은 활성 박쥐 지역에 가까운 투자 수익 한쪽 가장 피상적 그리기 시작 합니다.
    참고: 박쥐 상 완 골의 머리 주변에 확장할 수 있습니다.
  2. 바로 갑 상선 들어 기도 위에 영역을 방지 하 고 가양성 근처 목 근육과 폐 제외 됩니다 있도록 ROI를 묶습니다.
4. (척추 T3-T7) 액 지역에서 박쥐를 식별 합니다.
  1. 로 supraclavicular 지역에서 진행 되는 겨드랑이 박쥐를 찾아.
  2. 팔, 몸통에서 분리 하지만 늑 골 및 폐를 피하기 시작 하는 위치 근처 박쥐를 선택 합니다.
    참고: 이러한 지방 창 고 결국 피하 와트 midaxillary 라인에 전환 합니다.
5. (척추 T1-T7; mediastinal 지역에서 박쥐를 식별 앞쪽):
  참고: 박쥐는 흉 골의 전체 주위 일부 개인에 대 한 축적 수 있습니다.
  1. 박쥐 흉 골 개인의 흉 강의 앞쪽 대부분 지역 근처 t 2의 시작 부분에 표시를 시작 하는 위치를 선택 하 고 계속 ROIs inferiorly 칼 과정의 끝에 때까지.
6. 척추의 신체, 아니라 spinous 과정, 주변 박쥐 주위 ROIs를 그려서 paraspinal 지역 (척추 T1-T12), 박쥐를 식별 합니다.
  1. C7의 아래쪽 가장자리에 첫 번째 갈비뼈의 모습에서 paraspinal 박쥐를 포함 하 여 시작 합니다.
  2. 갈비뼈, 늑 근육 지역화 됩니다 사이의 영역을 포함 하지 마십시오.
7. 복 부 (T12에 열 등)에 박쥐를 식별 합니다.
  1. 박쥐와 매우 높은 활동 레벨에 비슷한 밀도가지고 ureters를 하지 마십시오. (그림 2D)입니다.
  2. 활성 지방 신진 대사 활동은 더 이상 현재까지 직접 신장, 주변을 추적 합니다.
  3. SUVmax 복 나타납니다 또는 신장의 중간 부분에 가까운 경우에 ureters 제외 하이 지역 내에서 복 부 ROIs를 조정 합니다.

5. 품질 보증

L3-4 주위에 C3 척추에서 측정 하는 모든 축 슬라이스에 ROIs 그려 왔다 후 어떤 명백한 오판에 대 한 성능 측정을 검토 합니다.
빨간 SUVmax 복 ureters, 박쥐와 매우 높은 SUV 값을 비슷한 밀도 값을 표시 하는 등 구조 대신 박쥐를 포함 하는 영역이 있는지 확인 합니다.
때 모든 박쥐 발견 되었습니다 하 고 모든 가양성 제외 된 특정 최종.csv 파일을 저장 합니다.

6. 개별 저장소로 박쥐 세그먼트

참고: 다음 섹션 박쥐¹⁷의 지역 저장소 측정에 집중 된다. 단계 몸 전체 박쥐 볼륨 및 활동에 필요 하지 않습니다.

"갈색 지방, 투자 수익" 편집기 (그림 1)에서 박쥐 마스크를 생성 합니다.
참고: 마스크는이 프로토콜의 이전 단계는 거듭난된 애완 동물 이미지 포함 된 SUV 값만 박쥐는 ROIs 내로 확인 하는 복에 대 한 생성으로 정의 됩니다. 다른 모든 복의 SUV 값 0으로 설정 됩니다.
1. 모든 확인 된 박쥐와 PET/CT 뷰어 뜨고 또는 PET/CT 뷰어 "플러그 인" 드롭 다운 메뉴에서에서 다시 고 ROIs 위에 저장을 로드 합니다.
  1. 스캔의 3 세트를 엽니다.
  2. "브라운 지방, 투자 수익" 대화 상자를 열기.
2. "마스크" 탭을 선택 하 고 "애완 동물이 면된 만들기"를 누릅니다.
3. "DUP_..."로 시작 하는 파일 이름으로 팝업 추가 상자를 기다립니다
4. PET/CT 뷰어, 하지만 두고 (CT와 애완 동물 검사)와 개별 박스 열고, 닫고 다시 새로운 PET/CT 뷰어 창을 엽니다.
5. 나타나는 대화 상자에서 다음 세 개의 확인란을 선택: CT 세트 UPET 설정, 그리고 최신 CPET 설정 (즉, 는 CPET 설정 목록의 맨 아래에 가장 가까운)-이전에 생성 된 마스크를 포함 하는 파일입니다.
6. 화살에 PET/CT 이미지의 보기를 변경 하 고 동일한 화살 조각에서 지역 전체 분석 시작에 대 한 모든 ROIs를 그리기 시작.
  참고: MIP 이미지 방향 변경 되지 않습니다. 또한, 가장 중앙 조각 (즉, 척추의 중심을 따라)는 좋은 시작 위치입니다.
7. 변경 슬라이스가 제한 범위를 슬라이스 1에서에서 마지막으로 분석 되 고 스캔에서 슬라이스 합니다.
8. 밀도 (HU) 임계값을 선택을 취소 하 고 SUV 값이 0에 지금 있는 모든 비 박쥐 복 제외 0.01 SUV 애완 동물 (SUV) 임계값의 하한값 변경 합니다. "다음 그리기" 버튼 위에 있는 상자를 확인 하십시오.
  1. 하단에 텍스트 필드에 원하는 레이블 (예: "자 궁", "supraclavicular", 등)를 입력 하 여 레이블 영역 왼쪽 "갈색 지방, 투자 수익" 대화 상자.
그리기 고 라벨 c 3의 상단에 시작 하 고 투자 수익을 닫기 전에 C7 본문 아래에 선을 그리기 C7에 투자 수익을 확장 하 여 자 궁 경부 ROI (그림 3a).
그리기 고 라벨 supraclavicular ROI (그림 3b).
1. 시작에서 C7, 하지만 할 하지 t 3, 투자 수익을 확장 하는 동안 흉부 척추의 시체를 포함 후 흉 골의 위 상단에 ROI의 왼쪽된 테두리를 확장.
2. 이 지역에 포함 된 흉부 척추의 본문의 앞쪽 가장자리와 함께 투자 수익의 오른쪽 테두리를 일렬로.
그리기 및 레이블 액 투자 수익 (그림 3c).
1. 시작에서 T3, 하지만 할 하지 T7에 투자 수익을 확장 하는 동안 흉부 척추의 시체를 포함 후 흉 골의 본문의 짧은 수익의 왼쪽된 테두리를 확장.
2. 이 지역에 포함 된 흉부 척추의 신체의 앞쪽 가장자리 수익의 오른쪽 테두리 선.
그리기 및 단일 투자 수익 내 전체 흉 골을 포함 하 여 mediastinal ROI (그림 3d) 레이블.
그리기 및 레이블 (T12)까지 모든 흉부 척추를 포함 하 여 투자 수익을 내는 t 1에서 시작 (그림 3e) Paraspinal ROI.
1. 흉부 척추의 신체의 앞쪽 가장자리 수익의 왼쪽된 테두리 선.
  지역에서 모든 박쥐 포함 되어 투자 수익의 오른쪽 테두리를 확장.
그리기와 L1의 상단에 시작 하 여 (그림 3 층) 복 부 ROI 레이블을 하지 복 부 투자 수익 내 다른 이전 지역에 대 한 차지 했다 하는 박쥐를 포함.
그리기 및 레이블 dorsocervical ROI (그림 3 g)
1. Paraspinal 지역;의 자 궁 경부 근처 등 피하 지방의 지역 포함 이것은 피사체의 시체 했다 스캔 침대와 접촉.
중복 또는 과소 추정을 방지 하기 위해 모든 ROIs 줄 모든 영역의 ROIs 표시 체크 "모두 보기".
1. 인접 한 ROIs의 위치는 경계 없는 박쥐 두 지역에 포함 하 고 없는 박쥐 누락 된 모든 지역에서 서로 플러시.
2. 모든 분할 영역 구분된 지역에 포함 되는 확인 하기 전면 및 측면 보기에서 성능 측정을 준수 합니다. 영역을 파란색 (6.2.2 단계)에서 강조 표시 되지 않습니다 경우 슬라이스 한계를 확인 하십시오.
새.csv 파일로 최종 데이터를 저장 합니다. 이 파일은 지역 합계 또는 평균 각 확인 된 창 고에서 모든 박쥐 매개 변수에 대 한 포함 됩니다.

결과

박쥐는 일련의 그림 1에 표시 된 대로 게시물 이미지 수집 처리 단계를 통해 정량 이다. 애완 동물 및 CT 임계값 metabolically 활성 고 지방이 많은 직물의 밀도가지고 복을 식별 하는 데 사용 됩니다. 그러나, 이러한 기준에 부합 하는 일부 복 가능성이 박쥐를 포함 해 부 위치에서 발생할 수 있습니다. 이러한 잘못 된 반응, 애완 동물, 코네티컷, 및 해 부 정보를 피하기 위해 모두 고려 되어야 한다 ROIs (그림 2)를 그릴 때. 포함 하 고 몸 박쥐 냉 자극 과목에서 전체를 측정 하는 경우를 피하기 위해 몇 가지 일반적인 지역 침 샘 대 metabolically 활성 자 궁 경부 박쥐, 성 대, 갑 상선 (그림 2A 등 그림 2에 표시 됩니다. 그리고 2B); supraclavicular 박쥐 대 공기와 단단한 조직 (예: 있는 근육)의 국경 근처 근육 떨고 (그림 2C); 그리고 복 부 박쥐 대 신장 calyces 그들은 분명히 분류 포도 (그림 2D). 각 축 조각의 ROI는 컴파일된 후 박쥐 플랫폼 검사 내부-화살 비행기에 분단 될 수 있다 간 개인 차이 지역 박쥐 활성화 (그림 3)에서 /.

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그림 1입니다. 이미지 처리 단계의 도식 흐름. 첫째, 애완 동물 이미지와 해당 CT 이미지는 PET/CT 플러그인 (A)에 업로드 됩니다. 후 축 ROIs 각 PET/CT 조각 (B)에 그려지는, 애완 동물 및 CT 기준 각 복 블루 (C)에서 식별 됩니다. 마스크 이러한 박쥐 식별 복 (D)는 원래 수정 된 애완 동물 검사 (E)에 대 한 대체에서 생성 되 고 저장소 화살 보기 (F)에서 분단 된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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그림 2입니다. 축 박쥐 관심 지역 선택 및 일반적인 지역 여러 박쥐 저장소에서 피하려고. 융합된 PET/CT 이미지 (열 1과 2)와 최대 강도 프로젝션 이미지 (MIP, 열 3) 냉 자극에 따라 인수 검사에서 슬라이스 높이를 녹색 라인에서 축 조각. 그린 ROIs는 drawnaround 지방 조직 밀도, 높은 FDG 통풍 관 및 해 부 위치 활성 박쥐 열 1 및 2에에서 포함 될 가능성이 있다. 해 부 지역 박쥐를 포함 가능성 열 2에서에서 빨간색으로 강조 표시 됩니다. 복 박쥐 애완 동물 및 CT 기준 ImageJ로 확인 하 고 파란색으로 강조 표시 됩니다. 예 (A) 이전 자 궁 경부 창 고, 갑 상선 수준 (B) 자 궁 경부 창 고, 떨고 골격 근육 (즉, 늑), 가까운 서비스 센터 (C) Supraclavicular/겨드랑이 및 (D)의 ureters의 수준에서 복 부 창 고에서 가져옵니다. 신장입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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그림 3입니다. 화살 보기에서 7 박쥐 저장소의 지역 세분화. 이전 활성 박쥐로 식별 애완 동물 복만을 포함 하는 "박쥐 마스크" 이미지의 생성, 다음 다음 지역 ROIs 화살 비행기에 그려진와 분리 될 수 있다: (A) 자 궁 경부 (C3-C7), (B) Supraclavicular (C7-T3, 척추를 제외), (C ) 겨드랑이 (T3-T7, 척추를 제외), (D) Mediastinal (앞쪽 mediastinum), (E) Paraspinal (spinous 프로세스에 척추의 앞쪽 가장자리에서 T1-T12), (F) 복 (T12-L3, 후), 및 (G) Dorsocervical (뚜렷한 지방 창 고와 후부 paraspinal 창 고; 근처 자 궁 경부 지역). 모든 지역 복합 이미지 (H)에 나타납니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

토론

성인 인 간에 있는 기능 박쥐의 확인, 이후 인간 생리학에 박쥐의 역할 이해에 큰 관심이 되었습니다. 그러나,이 thermogenic 조직에서 자주 발견 된다 때문에 좁은 fascial 비행기, 백색 지방, 내 산재와 주변 다른 기관, 그것은 도전 계량 하기. 2016 년, 합의 문서 보고 관련 참가자 특성, 주제 준비에 대 한 기준 및 PET/CT 이미지²¹을 획득을 위한 프로토콜에 대 한 권장 사항을 국제 박쥐 전문가 패널에 의해 출판 되었다. 패널도 박쥐 정량화, 박쥐를 식별 하는 방법을 광범위 하 게 변화는 지적에 대 한 PET/CT의 처리로 하 고, 대부분의 경우, 더 많은 일관성에 대 한 필요성을 식별 박쥐 정량화 절차의 제한 된 세부만 제공 됩니다. 따라서, 내 연구 재현성의 보고서는 높은²²^,^,²³²⁴, 평가할 수 있 다른 박쥐 볼륨 및 활동 보고 되었습니다 다른 정량화 방법을 사용 하 여 그룹에 의해 경우에 참가자 들은 비슷한 나이, 성별, BMI²⁵^,²⁶의입니다. 이러한 불일치 어렵게 비교 결과, 그리고 성인 인간의¹⁵에서 박쥐의 금액 논란이 이어졌다.

PET/CT 영상 처리의 제한을 애완 동물 및 CT 기준을 충족 하지만 박쥐 이외의 구조에 해당 하는 해 부 위치에 복의 포함 이다. 애완 동물 및 CT 이미지의 완벽 한 공동 등록 검사 동안 해상도 주제 모션에서 차이 거의 불가능 하다. 결과적으로, 공기 또는 뼈와 높은 추적 통풍 관의 지역 경계 구조 활성 박쥐로 하지 식별 종종 올바르게 됩니다. 거짓 긍정적인 복의 포함을 제한 하려면 한 사용자 생성 ROIs 에서만 애완 동물 및 CT 기준을 적용 해야 합니다. 하지만 사용자 지정 ROIs 또는 자동된 분석 박쥐 척도를 현재 접근 사용자 참여와 지식이 필요한 양을 다. 우리는 단일 사용 하 여, 투자 수익에 이미지의 전체 스택을 적용 하는 2 차원 사용자 정의 화관 수 있다는 거짓 긍정적인 지역¹⁹를 포함 하는 경향이 나타났습니다. 몇몇 그룹은 빠르게 많은 사용자 입력 없이 큰 데이터 집합을 처리할 수 있는 박쥐를 계량 자동화 된 방법을 개발 했습니다. 그러나, 이러한 방법을 낮은 몸²⁷, 특히 모든 잠재적인 박쥐 포함 된 영역을 포함 하거나 가양성²⁸ 의 상대적으로 높은 요금을 부과 하거나 실패 하 고 false 음화²⁶. 이후 인간 박쥐의 볼륨은 일반적으로 낮은 (< 600 mL 또는 < 전체의 2% 신체 질량), 큰 상대적 차이를 정량화에 작은 절대 오류 발생할 수 있습니다.

각 축 PET-CT 조각에 ROIs를 그리기의이 연구에 의해 설명 하는 더 엄격한 접근 가양성 제외 되었습니다 더 많은 자신감을 제공 하면서 좁은 fascial 레이어에 박쥐의 검색 수 있습니다. 이 박쥐의 존재 또는 부재²⁹이진 평가 보다는 오히려 각 individial에는 상세한 정량화를 생성합니다. 따라서, 그것은 박쥐 생리학 및 개입에서 효과 공부 하려는 작은 샘플 크기에 제어 실험에 대 한 더 적합 한 수 있습니다. 또한, 지역별 박쥐 저장소를 정의 하는 박쥐의 기능적 관련성 및 발달 근원에 더 많은 통찰력을 제공할 수 있습니다. 생각이 양적 측정 비교를 위해 뿐만 아니라 중요 한 분야에 걸쳐 아니라 에너지 대사와 체온 조절 성인 인간에서 더 나은 견적 박쥐의 기여를 합니다.

박쥐의 여러 가지 해 부 기능 거짓 긍정적인 복의 우리의 방법 제한 포함의 사용자가 도움이 됩니다. 박쥐는 일반적으로 연속 및 대칭 fascial 계층에서 발견 됩니다. 따라서, 그리기 및 ROI를 정제, 연속성 및 선택한 지방 조직의 대칭에 대 한 우수 하 고 열 등 한 축 조각 검사 수 극대화 골격 근육, 뼈, 및 기타의 포함을 최소화 하면서 지방 조직의 포함 하는 사용자 명백한 비 박쥐 구조입니다. 활성 박쥐 ROIs를 생성할 때 이러한 영역을 피하기 위해 사용자 때문에 피하 지방이 많은 저장소에 거의 존재 이기도 합니다. 프로토콜에서 설명 했 듯이, 박쥐는 몇 가지는 자 궁 경부를 포함 하 여 다른 해 부 지역, dorsocervical, supraclavicular, 겨드랑이, mediastinal, paraspinal, 그리고 복 부 창 고에서 배포 됩니다. 이러한 저장소는 분산 축 하나 슬라이스 5 월 여러 플랫폼에서 박쥐 보다 더 포함. 예를 들어, 흉부 지역에서 축 조각 mediastinal 디포 (인접 하 고 앞쪽), paraspinal 디포 (인접 하 고 척추를 따라 후부), 겨드랑이 디포 (측면 및 중반-antero-후부 선 근처)에서 박쥐를 포함할 수 있습니다. 이러한 플랫폼의 기술 사용자가 본문의 다양 한 지역에서 ROIs를 만들 수 있습니다, 우리의 프로토콜에 설명 된 대로 사전 설명된 위치는 크게 인접에서 발생 하기 때문. 그러나, ROI 중복을 피하기 위해 슬라이스 당 하나의 수익을 그리는 사용자는 것이 좋습니다, 때문에 박쥐 마스크를 생성 하 고 화살 ROIs 그리기 추가 단계는 필요한 경우 뚜렷한 지역 저장소에 이전 식별 박쥐 복을 구분 하 박쥐 배급의 정보를 원하는, 저장소에 동일한 축 투자 수익에서 감지 하는 박쥐 sagital 위치 (그림 3) 기반 즉, mediastinal 분리, paraspinal, 그리고 겨드랑이.

박쥐, 예를 들어 떨고는 또한 주요 놀이 역할 감기 유도 thermogenesis¹⁹또는 다양 한 뇌 또는 간의 있다 골격 근육, 다른 조직의 활동을 계량 하는 PET/CT 뷰어 소프트웨어를 사용하실 수 있습니다. PET/CT 분석²¹참조 조직으로 제안 했다. 그러나,이 조직 밀도 및 해 부 배포판과 다 박쥐를 우리의 현재 프로토콜의 초점 밖에 있을 것 이다. 우리는 이러한 과목²¹에 자세히에 대 한 합의 문서에 독자를 직접. 마지막으로, 우리 모든 사용자가 지속적으로 ImageJ를 업데이 트 하 고 플러그인 업데이트 및 소프트웨어 지원에 대 한 petctviewer.org를 방문 하도록 조언 한다.

비록 우리는 엄격한 방법이 더 자동화 된 방법²⁶^,²⁸ 와 총 박쥐 볼륨⁹^,³⁰추정을 단순화, 단일 투자 수익을 사용 하는 방법을 보다 정확 하 게 믿고, 그것은 한계 없이 하지. 비 접촉 박쥐 인간, 계량을 이상적인 방법 이며 ¹⁸F FDG 나타냅니다만 포도 당 통풍 관, 포도 당 물질 대사¹¹와 동일 하지 않습니다. 그러나, 비록 다른 방사성 추적기 사용된³¹^,^,³²³³, ¹⁸F FDG 인간 박쥐를 공부 하는 데 사용 하는 가장 눈에 띄는 추적 프로그램입니다. 따라서, ¹⁸F FDG PET/CT 이미지를 분석 하는 표준화 된 방법을 개발 예측 가능한 미래에 대 한 인간의 박쥐 생리학의 연구에 강렬한 될 계속 됩니다.

우리가 제안 하는 방법은 각 포함 하는 박쥐 축 조각에 ROI를 만드는 일반적인 문제 영역을 피하는 동안 노동 집약 이며 기본 해부학의 몇 가지 지식을 해야 합니다. 그것은 또한 가능한 엄격한 ROI 선택 이후 일부 박쥐를 포함 하는 창 고를 피할 수 있습니다 false 네거티브를 발생할 수 있습니다. 지방 조직 및 인접 metabolically 활성 조직 또는 지역에 유출에 의해 영향을 부분 볼륨 효과³⁴사이 주의 차별 융합된 PET/CT 이미지의 모든 축 슬라이스에 ROIs를 드로잉 할 수 있습니다. 그러나, 단일 검사의 분석을 완료 하는 데 걸리는 시간 3 ~ 8 시간 연습 기간 단축의 가능성과 함께 다양 하 고 경험 수 있습니다. 다양 한 기계 학습 접근을 줄이기 위해이 작업을 수행 하는 데 필요한 지식과 노동 수 있습니다. 그러나, 박쥐를 정확 하 게 검색할 수 있습니다 이며 현재 이미징 제한에 의해 만들어진 잘못 된 반응에 강력한 더 자동화 된 방법 만드는 다양 한 신체 구성 및 박쥐 배급의 개인과 큰 데이터 집합이 필요 합니다. 우리는 더 정교한 큰 데이터 접근에 대 한 템플릿으로 사용할 수 있습니다 자세한 박쥐 아틀라스를 생산 하기 위해이 메서드를 사용할 수 있습니다 바랍니다.

결론적으로, 우리는 계량 인간의 갈색 지방 조직의 볼륨, 활동, 및 감기 유도 FDG PET/CT 검사를 사용 하 여 배포 하는 단계별 이미지 분석 접근 방식을 설명 했다. 중요 한 단계 1) 지속적으로 하 고 순차적으로 축 ROIs 분석 등 2) 다른 metabolically 활성 조직을 피하고 있는 동안 그들의 해 부 위치에 의해 박쥐 저장소 관련 평가. 이 엄격한 정량화 방법 박쥐 생리학을 연구 하 고 미래에 자동화 된 인간 박쥐 정량 방법 개발을 위한 표준 참고로 봉사 분야에서 조사 하 여 사용할 수 있습니다.

공개 사항

저자는 공개 없다.

감사의 글

우리 모두 간호 연구 자원 봉사자 감사 하 고 임상 직원, 그리고 우리의 찬 노출 연구와 치료는 입원 기간 동안 제공에 그들의 참여에 대 한 NIH 임상 센터의 영양사 유지. 우리는 또한 수집 및 연구에 대 한 애완 동물-CT 이미지의 그의 지원의 모든 박사 빌 Dieckmann 감사 하 고 싶습니다. 이 작품은 국립 연구소의 당뇨병과 소화와 신장 질병 보조금 Z01 DK071014 (K.Y.C.)에 DK075116-02 (A.M.C.)에 교내 연구 프로그램에 의해 지원 되었다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름	회사	카탈로그 번호	댓글
ImageJ/Fiji Software	ImageJ	https://imagej.net/Fiji/Downloads	오픈 소스 소프트웨어

참고문헌

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