Human Brown VetWeefsel Depots automatisch gesegmenteerd op basis van Positron Emissie Tomografie / Computed Tomography en geregistreerde Magnetic Resonance Images
18 februari 2015
De hier gepresenteerde methode gebruikt 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) positron emissie tomografie / computertomografie (PET-CT) en vet-water gescheiden magnetische resonantie beeldvorming (MRI), elk afgetast na 2 uur blootstelling aan thermisch (24 ° C ) en koude omstandigheden (17 ° C) om bruin vetweefsel (BAT) bij volwassen proefpersonen kaart.
Het doel van deze procedure is om zowel thermo neutraal als door kou geactiveerd PET CT te gebruiken om automatisch depots van bruin vetweefsel te segmenteren en toe te passen op gecoördineerde MRI-scans van hetzelfde subject. Dit wordt bereikt door eerst zowel thermo neutraal als door kou geactiveerde MRI en PET CT-scans van hetzelfde subject te verkrijgen. De tweede stap is om alle vier scans van één subject ruimtelijk te registreren.
Vanwege de moeilijkheid van het registreren van hele lichaamsbeelden moet de focus worden gelegd op nauwkeurige registratie van het supraclaviculaire gebied. Vervolgens worden de geregistreerde door kou geactiveerde en thermo neutraal PET CT-scans voor één subject gebruikt om de BAT-gebieden voor dat specifieke subject te definiëren. De laatste stap is om de BAT-regio's van belang toe te passen op de MRI-scans die zijn geregistreerd op de PET CT-scans van hetzelfde subject.
Uiteindelijk biedt deze procedure kwantitatieve MRI-metrieken in bruin vetweefsel met behulp van automatisch gegenereerde BAT-regio's van belang in plaats van handmatig gedefinieerde gebieden. Het belangrijkste voordeel van deze techniek boven bestaande methoden die worden gebruikt in onderzoeken naar menselijk bruin vetweefsel is dat deze techniek MRI- en PET CT-scans verwerft en combineert onder zowel thermo neutraal als door kou geactiveerde omstandigheden bij hetzelfde subject. Met behulp van de MRI-metrieken die door deze benadering worden opgeleverd, kan het mogelijk zijn om sleutelvragen te beantwoorden, zoals de prevalentie en ruimtelijke verdeling van menselijk bruin vetweefsel, met behulp van alleen MRI Om de temperatuur gecontroleerde ruimte voor te bereiden.
Gebruik voor MRI een kleine ruimte voor koelere temperaturen, houd de kamertemperatuur op peil met een draagbare airconditioning en een draaiende vloerventilator om de koele lucht te laten circuleren. Wanneer warmere temperaturen gewenst zijn, gebruik een programmeerbare draagbare verwarming, die oscilleert om de warme lucht door de kamer te laten circuleren. Vóór het betreden van de temperatuur gecontroleerde ruimte, laat het subject veranderen in standaard medische korte broek en een standaard medische shirt.
Verwijder sokken en schoenen. Meet de lengte, het gewicht en de tailleomtrek van het subject na het veranderen in de standaardkleding. Meet ook de lichaamstemperatuur van het subject met behulp van een sublinguale thermometer.
Richt het subject vervolgens aan om de temperatuur gecontroleerde ruimte binnen te gaan. Vraag het subject om rustig te zitten en geen activiteiten uit te voeren die de lichaamstemperatuur kunnen veranderen, zoals sporten, typen of in slaap vallen. Na één uur in de ruimte te hebben gezeten, meet de lichaamstemperatuur opnieuw met behulp van een sublinguale thermometer.
Na de tweede uur van zitten in de temperatuur gecontroleerde ruimte, meet de lichaamstemperatuur een derde keer met behulp van een sublinguale thermometer. Als de koude MRI wordt uitgevoerd, plaats dan de koude vest op het subject voordat het subject de temperatuur gecontroleerde ruimte verlaat. Na twee uur in de temperatuur gecontroleerde ruimte, vervoer het subject in een rolstoel naar de MRI-scanner.
Verkrijg MRI-scans met behulp van een drie Tesla MRI-scanner, uitgerust met twee kanaal parallelle transmissie mogelijkheid. Een extra grote 16-kanaals torso Ontvang spoel en een aangepaste tafelbladhang. Het voorste deel van de torso.
Ontvang spoel vanaf de bovenkant van de scannerboor. In een stoffen slinger, laat de slinger laag genoeg hangen om tegen het lichaam van het subject te glijden. Om de signaal-ruisverhouding te maximaliseren.
Plaats de achterste portie van de torso ontvangen spoel in een wagen met rollende spoel, ingeklemd tussen twee lagen van het tafelblad terwijl de tafel door de scannerboor beweegt. Houd de spoelwagen op ISO-centrum door riemen die zijn bevestigd aan de scannerafdekkingen aan de voor- en achterkant van de scanneroorlog zodat het achterste spoelelement stationair blijft. Positioneer het subject op het bed om de scanner binnen te gaan voeten.
Eerst in een rugligging, verwijder de vest voordat het subject ligt. Laat het subject vervolgens beide armen in een zak plaatsen die lijkt op een kussensloop en de armen aan weerszijden van het lichaam laten zakken. Om verschillen tussen subject positionering in MRI en PET CT-scans te minimaliseren, is het belangrijk om het subject toe te staan op de scannerbed natuurlijk te gaan liggen, om dezelfde hoeveelheid kussens te gebruiken onder het hoofd tijdens elke scan, en om de kussensloopzak te gebruiken om de armen te ondersteunen.
Elke ondersteuning die tijdens één scan voor het subject wordt gebruikt, bijvoorbeeld een kussen onder de knieën of onderrug, moet altijd op dezelfde manier voor dat subject worden gebruikt. Zodra het subject op zijn plaats is, verwerft vetwater MRI met behulp van een multi-stack multis-slice, multi-facet veld echo acquisitie met zeven stapels van 20 axiale plakjes. Dekt van de kruin van het hoofd tot bovenbeen plakjes zijn contiguus met een nul millimeter gap tussen plakjes.
Laat een PET CT technoloog een IV-poort plaatsen in de hand of armader van het subject. Deze IV-poort stelt de radioloog in staat om de radio tracer later te injecteren wanneer het subject in de temperatuur gecontroleerde ruimte zit. Na het opzetten van de temperatuur gecontroleerde ruimte zoals eerder, richt het subject aan om binnen te gaan.
Vraag het subject om rustig te zitten en geen activiteiten uit te voeren die de lichaamstemperatuur kunnen veranderen. Na één uur in de ruimte te hebben gezeten, meet de lichaamstemperatuur opnieuw met behulp van een sublinguale thermometer. Na de eerste uur in de temperatuur gecontroleerde ruimte, laat de radioloog de injectie van fluoro deoxy glucose toedienen via de IV-poort.
Injecteer 0,14 milli per kilogram van F 18 FDG. Bereken de exacte dosering op basis van het specifieke gewicht van het subject. Na de tweede uur van zitten in de temperatuur gecontroleerde ruimte, meet de lichaamstemperatuur opnieuw met behulp van een sublinguale thermometer.
Na twee uur in de temperatuur gecontroleerde ruimte, vervoer he
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een methode die gebruik maakt van 18 F-Fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) positronemissietomografie/computertomografie (PET-CT) samen met vet-water gescheiden magnetische resonantie beeldvorming (MRI) om bruin vetweefsel (BAT) bij volwassen mensen in kaart te brengen. De scans worden uitgevoerd na een blootstelling van 2 uur aan zowel thermoneutrale als koude omstandigheden.
Belangrijkste studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Beeldvormingstechnieken
- Metabolisme
Achtergrond
- Bruin vetweefsel (BAT) speelt een cruciale rol in thermoregulatie en energiemetabolisme.
- Inzicht in BAT-verdeling kan inzichten bieden in metabole gezondheid.
- Het combineren van PET-CT en MRI verbetert de nauwkeurigheid van BAT-kartering.
- Thermische omstandigheden kunnen de BAT-activiteit en beeldvormingsresultaten beïnvloeden.
Doel van het onderzoek
- Om een methode te ontwikkelen voor het nauwkeurig segmenteren van BAT-depots met behulp van PET-CT en MRI.
- Om de invloed van temperatuur op de zichtbaarheid van BAT in beeldvorming te beoordelen.
- Om de registratie van multimodale beeldvormingsgegevens te verbeteren voor betere analyse.
Gebruikte methoden
- Verwerving van PET-CT en MRI-scans onder thermoneutrale en koude omstandigheden.
- Ruimtelijke registratie van alle scans voor een enkele proefpersoon.
- Focus op nauwkeurige registratie van het supraclaviculaire gebied.
- Definiëren van BAT-gebieden uit geregistreerde scans voor verdere analyse.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle segmentatie van BAT-gebieden met behulp van gecombineerde beeldvormingstechnieken.
- Aangetoond verschil in BAT-zichtbaarheid tussen thermoneutrale en koude omstandigheden.
- Verbeterde nauwkeurigheid in ruimtelijke registratie verbetert de analysekwaliteit.
- Methodologie biedt een raamwerk voor toekomstige metabole studies.
Conclusies
- Het gecombineerde gebruik van PET-CT en MRI is effectief voor BAT-kartering.
- Temperatuur heeft een significante invloed op BAT-beeldvormingsresultaten.
- Deze aanpak kan onderzoek naar metabole gezondheid en obesitas bevorderen.
Veelgestelde vragen
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.
![Visualisatie en kwantificering van bruine en beige vetweefsels bij muizen met behulp van [18F] FDG Micro-PET / MR Imaging](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F62460.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A22.161Z&w=384&q=75)
