Name: Fantomy tłuszczowo-wodne do walidacji obrazowania metodą rezonansu magnetycznego: elastyczny i skalowalny protokół (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-07T13:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 59 s
Description: Poznaj protokół tworzenia fantomów tłuszczowo-wodnych do walidacji obrazowania MRI. Ta elastyczna metoda wykorzystuje powszechnie dostępne materiały laboratoryjne do optymalizacji sekwencji rezonansu magnetycznego.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wsparcie finansowe dla tych badań zostało zapewnione przez National Institutes of Health (NIH) oraz National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK)/NIH R01-DK-105371. Dziękujemy dr Houchun (Harry) Hu za rady i sugestie dotyczące tworzenia fantomów w tłustej wodzie.

1. Przygotuj stanowisko pracy i materiały
<ol>
	<li>Przestrzegaj wszystkich zasad bezpieczeństwa w laboratorium. Nosić okulary ochronne i rękawice. Należy zapoznać się z kartą charakterystyki dla każdego ze stosowanych odczynników i podjąć odpowiednie środki ostrożności. Zapoznaj się z listą materiałów i sprzętu, procedurami postępowania z chemikaliami i środkami ostrożności dotyczącymi wyrobów szklanych. 
	Uwaga: Ten protokół wymaga użycia płyty grzejnej w wysokich temperaturach. Zachowaj ostrożność i noś rękawice odporne na ciepło podczas interakcji z gorącymi pojemnikami i nie dotykaj powierzchni płyty grzejnej.</li>
	<li>Oczyść miejsce pracy i wyczyść powierzchnie środkiem dezynfekującym. Umyj ręce i załóż rękawiczki.</li>
	<li>Wysterylizuj wszystkie narzędzia i wnętrze wszystkich szklanych słoików, aby zmniejszyć potencjalne ryzyko zanieczyszczenia i wydłużyć żywotność fantomu. 
	UWAGA: Jeśli fantom będzie używany dłużej niż kilka dni, należy okresowo czyścić powierzchnię gotowego fantomu etanolem, aby zapobiec rozwojowi bakterii.</li>
</ol>
2. Przygotuj roztwór wodny
<ol>
	<li>Przygotuj miejsce pracy na roztwór wodny. Na stole ustaw następujące materiały i sprzęt: cylinder miarowy, zlewkę 400 ml, mieszadło, wagę, 2x łódki wagowe, szpatułkę, 2x strzykawki 1,0 ml z igłą, wodę destylowaną, środek kontrastowy do pentoctanu gadolinu dietylenotriaminy (DTPA), rozpuszczalny w wodzie środek powierzchniowo czynny, agar i benzoesan sodu. 
	UWAGA: Strzykawki mogą być używane z igłami lub bez. Jednak użycie igieł poprawi dokładność pomiaru i pomoże zapobiec rozpryskiwaniu się podczas dodawania zawartości do roztworów wody lub oleju.</li>
	<li>Umieść mieszadło w zlewce o pojemności 400 ml. Za pomocą cylindra z podziałką o pojemności 100 lub 200 ml odmierzyć 300 ml wody destylowanej i wlać wodę do zlewki. Umieścić zlewkę na płycie grzejnej i ustawić w temperaturze 90 °C z szybkością mieszania 100 obr./min. 
	UWAGA: W tym protokole stosowane są wysokie temperatury, aby osiągnąć szybkie rezultaty. Ponieważ roztwory nie są pozostawiane na płycie grzejnej przez dłuższy czas, temperatura zadana płyty grzejnej nie odzwierciedla temperatury roztworu.</li>
	<li>Użyj skalibrowanej wagi, aby odmierzyć 0.30 g benzoesanu sodu do łodzi wagowej. Dodaj benzoesan sodu do roztworu wodnego.</li>
	<li>Za pomocą strzykawki odmierz 0,6 ml rozpuszczalnego w wodzie środka powierzchniowo czynnego. Upewnij się, że nie ma pęcherzyków powietrza. Przytrzymaj igłę kilka milimetrów nad środkiem roztworu i powoli uwalniaj rozpuszczalny w wodzie środek powierzchniowo czynny, aby uniknąć rozpryskiwania się na ściankach zlewki.</li>
	<li>Za pomocą czystej strzykawki odmierz 0,24 ml środka kontrastowego gadolin-DTPA. Dodać go do zlewki, stosując tę samą technikę, co w kroku 2.4. 
	UWAGA: Gadolin-DTPA służy do dostosowania właściwości relaksacyjnych MRI fantomu do właściwości relaksacyjnych tkanki będącej przedmiotem zainteresowania. Czytnik może dostosować objętość dodanego gadolinu-DTPA, aby lepiej dopasować właściwości relaksacyjne interesującej go tkanki.</li>
	<li>Odmierz 9,0 g agaru do łódki wagowej. Powoli wlej agar szpatułką do zlewki z wodą.</li>
	<li>Gdy wszystko zostanie dodane do roztworu wodnego, zwiększ temperaturę płyty grzejnej do 350 °C i mieszaj z prędkością pręta do 1100 obr./min przez 5-10 minut, aby stopić agar.
	<ol>
		<li>Aby sprawdzić, czy agar się rozpuścił, na krótko usuń roztwór wodny z płyty grzejnej, przestań mieszać i sprawdź kolor roztworu. Roztopiony agar powinien być klarowny (bez wstążek i grudek) i koloru żółtego lub bursztynowego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Gdy agar całkowicie się rozpuści, użyj strzykawki lub wlej około 3,5 ml roztworu wodnego do małej fiolki. Jeśli roztwór badany nie zastygnie lub oddzieli się po 5-10 minutach, agar nie topi się. Zwiększ temperaturę płyty grzejnej z powrotem do 350 °C i kontynuuj podgrzewanie roztworu.</li>
	<li>Powtarzać krok 2.8, aż roztwór wodny w fiolce testowej stężeje prawidłowo.</li>
	<li>Pozostaw roztwór wodny na płycie grzejnej w temperaturze 50 °C i 100 obr./min. Oczyść przestrzeń roboczą i przygotuj się na roztwór olejowy.
	<ol>
		<li>Usuń następujące materiały z ławki: wagę, 2x łódeczki wagowe, szpatułkę, 2x strzykawki 1,0 ml z igłą (używane), wodę destylowaną, środek kontrastowy gadolin-DTPA, rozpuszczalny w wodzie środek powierzchniowo czynny, agar i benzoesan sodu.</li>
		<li>Na stole umieść następujące materiały i sprzęt: zlewkę 400 ml (czystą), mieszadło (czyste), strzykawkę 2,0 ml z igłą, olej arachidowy i rozpuszczalny w oleju środek powierzchniowo czynny.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Roztwór oleju
<ol>
	<li>Umieść nową kostkę mieszającą w czystej zlewce o pojemności 400 ml. Za pomocą cylindra z podziałką odmierz 300 ml oleju arachidowego i wlej do zlewki. Wyjmij zlewkę z roztworem wodnym i umieść zlewkę z roztworem oleju na płycie grzejnej. Ustawić na 90 °C z szybkością mieszania 100 obr./min przez 1 min. 
	UWAGA: Olej arachidowy jest używany, ponieważ ma podobne spektrum magnetycznego rezonansu jądrowego w porównaniu do trójglicerydów w ludzkiej tkance tłuszczowej15.
	<ol>
		<li>Nie pozostawiaj oleju na płycie grzejnej bez nadzoru. Jeśli olej stanie się zbyt gorący i zacznie dymić, wyjmij go z płyty grzejnej i obniż temperaturę przed powrotem oleju do płyty grzejnej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Odmierz 3,0 ml rozpuszczalnego w oleju środka powierzchniowo czynnego za pomocą czystej strzykawki. Stosując tę samą technikę opisaną w kroku 2.4, dodać rozpuszczalny w oleju środek powierzchniowo czynny do zlewki. Ustaw płytę grzejną na 150 °C i 1100 obr./min na 5 minut, aby w pełni wymieszać roztwór olejowy.</li>
	<li>Zdejmij roztwór oleju z płyty grzejnej i wyczyść miejsce pracy, przygotowując się do stworzenia fantomu.
	<ol>
		<li>Usuń następujące materiały z ławki: strzykawkę 2,0 ml z igłą (używana), olej arachidowy i rozpuszczalny w oleju środek powierzchniowo czynny.</li>
		<li>Na stole ułóż następujące materiały i sprzęt: kolbę Erlenmeyera o pojemności 250 ml, miarkę mieszadła (czystą), pipety miarowe, uchwyt na pipety miarowe i 5 szklanych słoików o pojemności 120 ml.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Utwórz emulsję fantomową
<ol>
	<li>Przygotuj pipety miarowe do roztworów wodnych i olejowych. Pipety powinny być używane wyłącznie z odpowiednim roztworem, aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu.
	<ol>
		<li>Dopasuj rozmiar pipety do objętości używanej w protokole. Na przykład użyj 2 pipet miarowych o pojemności 50 ml (50 ml roztworu wodnego + 50 ml roztworu oleju), aby utworzyć fantom o pojemności 100 ml z docelowym FF wynoszącym 50% tłuszczu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieść roztwór wodny na płycie grzejnej i ustaw płytę grzejną na 300 °C i 1100 obr./min. Po 4-5 minutach wyłącz mieszadło.</li>
	<li>Za pomocą pipety miarowej sprawdź, czy roztwór wodny jest gotowy do ekstrakcji, częściowo wypełniając pipetę niewielką ilością (5-10 ml) roztworu i uwalniając go z powrotem do zlewki. Jeśli roztwór wodny można łatwo usunąć i uwolnić bez nadmiernych pozostałości w pipecie, przejdź do następnego kroku, w przeciwnym razie pozostaw go na płycie grzejnej i sprawdź ponownie za 2-3 min. 
	UWAGA: Składniki roztworu wodnego są bardziej podatne na osadzanie się i oddzielanie, dlatego najlepiej jest mieszać roztwór wodny i/lub utrzymywać go w cieple tak często, jak to możliwe. Jeśli roztwór wodny nie zostanie podgrzany i wymieszany przed przeniesieniem, bardzo trudno będzie zmierzyć dokładne objętości ze względu na tendencję agaru do zastygania po schłodzeniu.</li>
	<li>Ostrożnie dodać czystą mieszadło do kolby Erlenmeyera o pojemności 250 ml. Zdjąć roztwór wodny z płyty grzejnej, odmierzyć odpowiednią objętość (Tabela 2) i przenieść ją do kolby Erlenmeyera.</li>
	<li>Umieść roztwór oleju na płycie grzejnej i ustaw na 90 °C i 1100 obr./min, aby upewnić się, że roztwór jest jednorodny. Po 1-2 minutach usunąć roztwór oleju z płyty grzejnej i zastąpić go kolbą Erlenmeyera.</li>
	<li>Odmierzyć odpowiednią ilość roztworu oleju (Tabela 2) i powoli dodawać do roztworu wodnego w kolbie Erlenmeyera.</li>
	<li>Po dodaniu całego roztworu olejowego zwiększyć temperaturę do 300 °C i utrzymać mieszanie na poziomie 1100 obr./min. Mieszaj połączone roztwory przez 4-5 minut (z mieszadła powinien wydobywać się wir). Emulsja powinna być biała, o kremowej konsystencji.</li>
	<li>Użyj magnetycznego narzędzia do pobierania mieszadeł, aby usunąć mieszadło. 
	UWAGA: Do usunięcia mieszadeł ze wszystkich przyszłych emulsji należy użyć mieszadła. Wyczyść go dokładnie między każdym użyciem.</li>
	<li>Za pomocą rękawic żaroodpornych ostrożnie przelej mieszaninę z kolby Erlenmeyera do czystego szklanego słoika o pojemności 120 ml. Powoli wlej mieszaninę po boku szklanego słoika, aby zapobiec powstawaniu pęcherzyków w mieszaninie podczas stygnięcia.</li>
	<li>Oczyścić kolbę Erlenmeyera i mieszadło, a następnie powtórzyć kroki 4.2-4.8, dostosowując ilość roztworów wody i oleju, aż utworzą się wszystkie fantomy. 
	UWAGA: Przed czyszczeniem upewnij się, że szkło jest chłodne.</li>
</ol>

<ol><li>Franz, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Association+of+proton+density+fat+fraction+in+adipose+tissue+with+imaging-based+and+anthropometric+obesity+markers+in+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Obes%22%5BJournal%5D)">Association of proton density fat fraction in adipose tissue with imaging-based and anthropometric obesity markers in adults.</a> Int J Obes. , 1-8 (2017).</li>
<li>Chai, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+chemical+shift+imaging+of+the+fat+content+of+the+pancreas+and+liver+of+patients+with+type+2+diabetes+mellitus%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Ther+Med%22%5BJournal%5D)">MRI chemical shift imaging of the fat content of the pancreas and liver of patients with type 2 diabetes mellitus.</a> Exp Ther Med. 11 (2), 476-480 (2016).</li>
<li>Hogrel, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NMR+imaging+estimates+of+muscle+volume+and+intramuscular+fat+infiltration+in+the+thigh%3A+variations+with+muscle%2C+gender%2C+and+age%5BTitle%5D)+AND+%22Age+%28Omaha%29%22%5BJournal%5D)">NMR imaging estimates of muscle volume and intramuscular fat infiltration in the thigh: variations with muscle, gender, and age.</a> Age (Omaha). 37 (3), 1-11 (2015).</li>
<li>Hoskins, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+and+Validation+of+Arterial+Ultrasound+Imaging+and+Blood+Flow%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">Simulation and Validation of Arterial Ultrasound Imaging and Blood Flow.</a> Ultrasound Med Biol. 34 (5), 693-717 (2008).</li>
<li>Hu, H. H., Perkins, T. G., Chia, J. M., Gilsanz, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+human+brown+adipose+tissue+by+chemical-shift+water-fat+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Roentgenol%22%5BJournal%5D)">Characterization of human brown adipose tissue by chemical-shift water-fat MRI.</a> Am J Roentgenol. 200 (1), 177-183 (2013).</li>
<li>d'Assignies, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+quantitation+of+human+liver+steatosis+using+magnetic+resonance+and+bioassay+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Radiol%22%5BJournal%5D)">Noninvasive quantitation of human liver steatosis using magnetic resonance and bioassay methods.</a> Eur Radiol. 19 (8), 2033-2040 (2009).</li>
<li>Schwenzer, N. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+pancreatic+lipomatosis+and+liver+steatosis+by+MRI%3A+comparison+of+in%2Fopposed-phase+and+spectral-spatial+excitation+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Radiol%22%5BJournal%5D)">Quantification of pancreatic lipomatosis and liver steatosis by MRI: comparison of in/opposed-phase and spectral-spatial excitation techniques.</a> Invest Radiol. 43 (5), 330-337 (2008).</li>
<li>Wokke, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+MRI+and+strength+measurements+in+the+assessment+of+muscle+quality+in+Duchenne+muscular+dystrophy%5BTitle%5D)+AND+%22Neuromuscul+Disord%22%5BJournal%5D)">Quantitative MRI and strength measurements in the assessment of muscle quality in Duchenne muscular dystrophy.</a> Neuromuscul Disord. 24 (5), 409-416 (2014).</li>
<li>Fischer, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liver+Fat+Quantification+by+Dual-echo+MR+Imaging+Outperforms+Traditional+Histopathological+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Acad+Radiol%22%5BJournal%5D)">Liver Fat Quantification by Dual-echo MR Imaging Outperforms Traditional Histopathological Analysis.</a> Acad Radiol. 19 (10), 1208-1214 (2012).</li>
<li>Hayashi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+Gd-EOB-DTPA+on+proton+density+fat+fraction+using+the+six-echo+Dixon+method+in+3+Tesla+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Radiol+Phys+Technol%22%5BJournal%5D)">Influence of Gd-EOB-DTPA on proton density fat fraction using the six-echo Dixon method in 3 Tesla magnetic resonance imaging.</a> Radiol Phys Technol. , (2017).</li>
<li>Hines, C. D. G., Yu, H., Shimakawa, A., McKenzie, C. A., Brittain, J. H., Reeder, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((T1+independent%2C+T2%2A+corrected+MRI+with+accurate+spectral+modeling+for+quantification+of+fat%3A+Validation+in+a+fat-water-SPIO+phantom%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">T1 independent, T2* corrected MRI with accurate spectral modeling for quantification of fat: Validation in a fat-water-SPIO phantom.</a> J Magn Reson Imaging. 30 (5), 1215-1222 (2009).</li>
<li>Fukuzawa, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+six-point+modified+dixon+and+magnetic+resonance+spectroscopy+for+fat+quantification%3A+a+fat-water-iron+phantom+study%5BTitle%5D)+AND+%22Radiol+Phys+Technol%22%5BJournal%5D)">Evaluation of six-point modified dixon and magnetic resonance spectroscopy for fat quantification: a fat-water-iron phantom study.</a> Radiol Phys Technol. , 1-10 (2017).</li>
<li>Bernard, C. P., Liney, G. P., Manton, D. J., Turnbull, L. W., Langton, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+fat+quantification+methods%3A+A+phantom+study+at+3.0T%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Comparison of fat quantification methods: A phantom study at 3.0T.</a> J Magn Reson Imaging. , (2008).</li>
<li>Poon, C., Szumowski, J., Plewes, D., Ashby, P., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fat%2FWater+Quantitation+and+Differential+Relaxation+Time+Measurement+Using+Chemical+Shift+Imagin+Technique%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Fat/Water Quantitation and Differential Relaxation Time Measurement Using Chemical Shift Imagin Technique.</a> Magn Reson Imaging. 7 (4), 369-382 (1989).</li>
<li>Yu, H., Shimakawa, A., Mckenzie, C. a, Brodsky, E., Brittain, J. H., Reeder, S. B. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18956464">Multi-Echo Water-Fat Separation and Simultaneous R2* Estimation with Multi-Frequency Fat Spectrum Modeling.</a> Spectrum. 60 (5), 1122-1134 (2011).</li>
<li>Peri, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPeri%2C+C+%22The+extra-virgin+olive+oil+handbook%22">The extra-virgin olive oil handbook</a>. , John Wiley & Sons, Ltd. Chichester, UK. (2014).</li>
<li>Kell, G. S. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/je60064a005">Density, Thermal Expansivity, and Compressibility of Liquid Water from 0° to 150°C: Correlations and Tables for Atmospheric Pressure and Saturation Reviewed and Expressed on 1968 Temperature Scale.</a> J Chem Eng Data. 20 (1), 97-105 (1975).</li>
</ol>

Autorzy deklarują, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek powiązań handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

Opisujemy solidną metodę tworzenia fantomów wody tłuszczowej odpowiednich do walidacji technik obrazowania medycznego stosowanych do ilościowego określania zawartości tkanki tłuszczowej i trójglicerydów in vivo. Dzięki stworzeniu dwóch zbiorników (jednego na roztwór olejowy i jednego na roztwór wodny) zbudowano stabilne fantomy o różnych wartościach FF – w tym przekraczających 50% – bez konieczności stosowania drogiego sprzętu. Fantomy o wysokim FF (>50%) zapewniają użyteczność zapewniającą, że techniki obrazowa...

Zainteresowanie ilościowym określaniem zawartości tkanki tłuszczowej i trójglicerydów za pomocą metod obrazowania, takich jak rezonans magnetyczny (MRI), rozciąga się na wiele dziedzin. Obszary badawcze obejmują badanie magazynów białej i brązowej tkanki tłuszczowej oraz ektopowe magazynowanie lipidów w narządach i tkankach, takich jak wątroba1, pancreas2 i skeletal muscle3. Wraz z rozwojem tych nowatorskich technik kwantyfikacji tkanki tłuszczowej potrzebne są metody potwierdzające, że parametry obrazowania są odpowiednie do zastosowań badawczych i klinicznych.
Fantomy, eksperymentalne repliki tkanki lub organu, dostarczają taniego, elastycznego i kontrolowanego narzędzia do rozwijania i walidacji technik obrazowania4. W szczególności fantomy mogą być skonstruowane tak, aby składały się z tłuszczu i wody w stosunku objętościowym lub frakcji tłuszczowej (FF) porównywalnym z tkanką będącą przedmiotem zainteresowania klinicznego. Klinicznie wartości FF w tkankach i narządach mogą się znacznie różnić: FF w brunatnej tkance tłuszczowej mieści się w przedziale od 29,7% do 93,9%5; średnia FF wątroby u pacjentów ze stłuszczeniem wątroby wynosi 18,1 ± 9,0%6; FF trzustki u dorosłych zagrożonych cukrzycą typu 2 waha się od 1,6% do 22,2%7; a w niektórych przypadkach zaawansowanej choroby, pacjenci z dystrofią mięśniową Duchenne'a mogą mieć wartości FF prawie 90% w niektórych mięśniach8.
Ponieważ niepolarne cząsteczki, takie jak lipidy, nie rozpuszczają się dobrze w roztworach złożonych z polarnych cząsteczek, takich jak woda, tworzenie stabilnych fantomów o wysokim docelowym FF pozostaje wyzwaniem. Dla FF do 50% można użyć wielu istniejących metod do tworzenia fantomów wody tłustej9,10,11,12. Inne metody, które pozwalają osiągnąć wyższe FF, zazwyczaj wymagają drogiego sprzętu, takiego jak homogenizator lub ultradźwiękowy zakłócacz komórek13,14. Chociaż techniki te stanowią mapę drogową dla fantomów o wysokim FF, ograniczenia sprzętowe i różna ilość szczegółów eksperymentalnych ograniczają wysiłki zmierzające do stworzenia powtarzalnych i wytrzymałych fantomów wody tłustej.
Opierając się na tych poprzednich technikach, opracowaliśmy metodę konstruowania opłacalnych i stabilnych fantomów wody tłuszczowej w konfigurowalnym zakresie wartości FF. Protokół ten szczegółowo opisuje kroki potrzebne do wytworzenia 5 x 100 ml fantomów tłuszczu o wartościach FF 0%, 25%, 50%, 75% i 100% przy użyciu jednej płyty grzejnej. Można go łatwo dostosować, aby uzyskać różne objętości (od 10 do 200 ml) i procentową zawartość tłuszczu (od 0 do 100%). Skuteczność techniki fantomowej oceniono w studium wykonalności, w którym porównano wartości FF w rezonansie magnetycznym wody tłuszczowej z docelowymi wartościami FF w skonstruowanych fantomach.

<table><tbody><tr><td>Woda destylowana</td><td>Amazon</td><td>B000P9BY38</td><td>Baza roztworu wodnego</td></tr><tr><td>Agar</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>A1296-100G</td><td>Środek żelujący</td></tr><tr><td>Rozpuszczalny w wodzie środek powierzchniowo czynny</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>P1379-500ML</td><td>Środek powierzchniowo czynny/emulgujący</td></tr><tr><td>Gadolin-DTPA Środek kontrastowy</td><td>Bayer Healthcare</td><td>50419-0188-01</td><td>Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego Środek kontrastowy.</td></tr><tr><td>Benzoesan sodu</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>71300-250G</td><td>Konserwant</td></tr><tr><td>Olej arachidowy</td><td>Amazon</td><td>54782-LOU</td><td>Baza roztworu oleju</td></tr><tr><td>Rozpuszczalny w oleju środek powierzchniowo czynny</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>S6760-250ML</td><td>Środek powierzchniowo czynny/emulgujący</td></tr><tr><td>Płyta grzejna z mieszadłem</td><td>Fisher Scientific</td><td>07-770-152</td><td></td></tr><tr><td>Batony mieszające (w kształcie jajka)</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>Z127116-1EA</td><td></td></tr><tr><td>400 ml zlewka</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>CLS1003400-48EA</td><td></td></tr><tr><td>250 ml kolba Erlenmeyera</td><td>ilość Aldrich Incorporated</td><td>CLS4450250-6EA</td><td></td></tr><tr><td>25 ml Fisher</td><td>Scientific</td><td>13-650-2P</td><td>= 2</td></tr><tr><td>50 ml szklana pipeta miarowa</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-650-2S</td><td>Ilość = 2</td></tr><tr><td>75 ml szklana pipeta miarowa</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-650-2T</td><td>Ilość = 2</td></tr><tr><td>3,0 ml Strzykawka</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>Z248002-1PAK</td><td></td></tr><tr><td>1,0 ml Strzykawka</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>Z230723-1PAK</td><td></td></tr><tr><td>Szpatułka</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>S3897-1EA</td><td></td></tr><tr><td>(rozdzielczość 100 g x 0,01 g)</td><td>Amazonka</td><td>AWS-100-BLK</td><td></td></tr><tr><td>Łodzie wagowe</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>Z740499-500EA</td><td></td></tr><tr><td>120 ml Szklane słoiki</td><td>McMaster Carr Supply Co</td><td>3801T73</td><td></td></tr><tr><td>Rękawice żaroodporne (para)</td><td>Amazon</td><td>B075GX43MN</td><td></td></tr><tr><td>Igły do strzykawek</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>Z192341-100EA</td><td></td></tr><tr><td>18-calowy mieszadło</td><td>retriver Fisher Scientific</td><td>14-513-70</td><td></td></tr><tr><td>1 Dram fiolka z przezroczystego szkła</td><td>Fisher Scientific</td><td>03-339-25B</td><td></td></tr></tbody></table>

fantomy tłuszczowo-wodne do walidacji obrazowania metodą rezonansu magnetycznego: elastyczny i skalowalny protokół

Fat-Water Phantoms for Magnetic Resonance Imaging Validation: A Flexible and Scalable Protocol

Wraz z rozwojem nowych technik obrazowania tkanki tłuszczowej, metody walidacji takich protokołów stają się coraz ważniejsze. Fantomy, eksperymentalne repliki tkanki lub narządu będącego przedmiotem zainteresowania, stanowią tanie, elastyczne rozwiązanie. Jednak bez dostępu do drogiego i specjalistycznego sprzętu konstruowanie stabilnych fantomów o wysokiej zawartości tłuszczu (np. >50% frakcji tłuszczowej, takich jak te obserwowane w brunatnej tkance tłuszczowej) może być trudne ze względu na hydrofobowy charakter lipidów. W pracy przedstawiono szczegółowy, niskokosztowy protokół tworzenia 5 fantomów o pojemności 100 ml z frakcjami tłuszczowymi 0%, 25%, 50%, 75% i 100% przy użyciu podstawowych materiałów laboratoryjnych (płyta grzewcza, zlewki itp.) oraz łatwo dostępnych komponentów (woda destylowana, agar, rozpuszczalny w wodzie środek powierzchniowo czynny, benzoesan sodu, środek kontrastowy z pentoctanem gadolinu i dietylenotriaminy (DTPA), olej arachidowy i rozpuszczalny w oleju środek powierzchniowo czynny). Protokół został zaprojektowany tak, aby był elastyczny; Może być używany do tworzenia fantomów o różnych frakcjach tłuszczowych i szerokim zakresie objętości. Fantomy stworzone tą techniką oceniono w studium wykonalności, w którym porównano wartości frakcji tłuszczu z rezonansu magnetycznego tłuszcz-woda z wartościami docelowymi w skonstruowanych fantomach. W badaniu tym uzyskano współczynnik korelacji zgodności wynoszący 0,998 (95% przedział ufności: 0,972-1,00). Podsumowując, badania te wykazują przydatność fantomów tłuszczu do walidacji technik obrazowania tkanki tłuszczowej w szeregu istotnych klinicznie tkanek i narządów.

Jeśli roztwór wodny został przygotowany prawidłowo, niewielka ilość roztworu powinna szybko stężeć w probówce testowej (Rycina 1, lewa). Jeśli roztwór rozwarstwia się (Rycina 1, prawa), należy go przygotować ponownie (zgodnie z instrukcjami w kroku 3.8 protokołu). Jeśli emulsja rozwarstwia się (przykłady na Rycynie 2, lewa i prawa), fantom nie nadaje...

Celem tej pracy jest opisanie protokołu tworzenia praktycznego fantomu tłusto-wodnego, który można dostosować do produkcji fantomów o różnej zawartości tłuszczu i objętości.

Fantomy tłuszczowo-wodne do walidacji obrazowania metodą rezonansu magnetycznego: elastyczny i skalowalny protokół

As new techniques are developed to image adipose tissue, methods to validate such protocols are becoming increasingly important. Phantoms, experimental ...

Metoda ta może pomóc w optymalizacji sekwencji obrazowania metodą rezonansu magnetycznego i parametrów sekwencji w celu ilościowego obrazowania tłuszczowo-wodnego tkanek o wysokiej zawartości tłuszczu. Główną zaletą tej techniki jest to, że można ją wykonać przy użyciu powszechnie dostępnych materiałów laboratoryjnych, które można nabyć stosunkowo niskim kosztem. Ogólnie rzecz biorąc, osoby, które dopiero zaczynają korzystać z tej metody, będą miały trudności, ponieważ tworzenie stabilnych fantomów o frakcjach tłuszczu większych niż 50% jest trudne ze względu na hydrofobowy charakter lipidów.Aby przygotować roztwór wodny, najpierw umieść mieszadło w zlewce o pojemności 400 mililitrów. Następnie użyj 100 lub 200-mililitrowego cylindra z podziałką, aby odmierzyć 300 mililitrów wody destylowanej i wlej wodę do zlewki. Umieść zlewkę na płycie grzejnej i ustaw na 90 stopni Celsjusza z szybkością mieszania 100 obr./min.Użyj skalibrowanej wagi, aby odmierzyć 0.30 grama benzoesanu sodu do łodzi wagowej. Dodaj benzoesan sodu do roztworu wodnego. Następnie za pomocą strzykawki odmierz 0,6 mililitra rozpuszczalnego w wodzie środka powierzchniowo czynnego.Upewnij się, że nie ma pęcherzyków powietrza. Przytrzymaj igłę kilka mililitrów nad środkiem roztworu i powoli uwalniaj rozpuszczalny w wodzie środek powierzchniowo czynny, aby uniknąć rozpryskiwania się na ściankach zlewki. Za pomocą czystej strzykawki odmierz 0,24 mililitra środka kontrastowego DTPA z gadolinu.Dodaj go do zlewki przy użyciu tej samej techniki. Następnie powoli nałóż 9,0 gramy agaru za pomocą szpatułki do zlewki z wodą. Gdy wszystko zostanie dodane do roztworu wodnego, zwiększ temperaturę płyty grzejnej do 350 stopni Celsjusza i prędkość mieszania do 1100 obr./min przez pięć do 10 minut, aby stopić agar.Aby sprawdzić, czy agar się rozpuścił, na krótko usuń roztwór wodny z płyty grzejnej, przestań mieszać i sprawdź kolor roztworu. Stopiony agar powinien być przezroczysty i koloru żółtego lub bursztynowego. Gdy agar całkowicie się rozpuści, wyjmij zlewkę z roztworem wodnym z gorącego miejsca i wlej około 3,5 mililitra roztworu wodnego do jednej fiolki z roztworem dram.Sprawdź roztwór, aby upewnić się, że jest klarowny i jednorodny. Pozostaw roztwór wodny na gorącym miejscu w temperaturze 50 stopni Celsjusza i 100 obr./min. Oczyść miejsce pracy i przygotuj się na roztwór oleju.Olej arachidowy jest używany do roztworu oleju, ponieważ ma podobne spektrum magnetycznego rezonansu jądrowego w porównaniu z trójglicerydami i ludzką tkanką tłuszczową. Umieść nową mieszadło w czystej zlewce o pojemności 400 mililitrów. Użyj cylindra z podziałką, aby odmierzyć 300 mililitrów oleju arachidowego i wlej do zlewki.Wyjąć zlewkę z roztworem wodnym i umieścić zlewkę z roztworem oleju na płycie grzejnej. Ustaw płytę grzejną na 90 stopni Celsjusza z mieszaniem 100 obr./min przez jedną minutę. Nie pozostawiaj oleju na płycie grzejnej bez nadzoru.Odmierz 3,0 mililitra rozpuszczalnego w oleju środka powierzchniowo czynnego za pomocą czystej strzykawki. Stosując tę samą technikę, co poprzednio, dodaj rozpuszczalny w oleju środek powierzchniowo czynny do zlewki. Ustaw płytę grzejną na 150 stopni Celsjusza i 1100 obr./min na pięć minut, aby w pełni wymieszać roztwór oleju.Zdejmij roztwór oleju z gorącego miejsca i oczyść miejsce pracy, przygotowując się do stworzenia fantomu. Aby utworzyć emulsję fantomową, przygotuj pipety miarowe do roztworu oleju i wody. Pipety miarowe powinny być używane wyłącznie do danego roztworu, aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu.Dopasuj rozmiar pipety do objętości używanej w protokole. Na przykład użyj dwóch 50-mililitrowych pipet wolumetrycznych, aby utworzyć 100-mililitrowy fantom z docelową frakcją tłuszczu wynoszącą 50% tłuszczu. Umieść roztwór wodny na płycie grzejnej i ustaw płytę grzejną na 300 stopni Celsjusza i 1100 obr./min.Po czterech do pięciu minutach wyłącz mieszadło. Za pomocą pipety miarowej sprawdź, czy roztwór wodny jest gotowy do ekstrakcji, częściowo napełniając pipetę niewielką ilością roztworu i uwalniając go z powrotem do zlewki. Jeśli roztwór wodny można łatwo usunąć i uwolnić bez nadmiernych pozostałości w pipecie, przejdź do następnego kroku.W przeciwnym razie pozostaw go na gorącej płycie i sprawdź ponownie za dwie do trzech minut. Teraz ostrożnie dodaj czystą mieszadło do 250-mililitrowej kolby Erlenmeyera. Zdjąć roztwór wodny z płyty grzejnej, odmierzyć odpowiednią objętość i przenieść go do kolby Erlenmeyera.Umieść roztwór oleju na płycie grzejnej i ustaw na 90 stopni Celsjusza i 1100 obr./min, aby upewnić się, że roztwór jest jednorodny. Po jednej lub dwóch minutach usunąć roztwór oleju z płyty grzejnej i zastąpić go kolbą Erlenmeyera. Odmierzyć odpowiednią ilość roztworu oleju i powoli dodawać do roztworu wodnego do kolby Erlenmeyera.Teraz będziesz mógł sprawdzić, czy Twoje poprzednie kroki w tworzeniu emulsji zadziałały. Po dodaniu całego roztworu oleju zwiększ temperaturę do 300 stopni Celsjusza i utrzymuj mieszanie na poziomie 1100 obr./min przez cztery do pięciu minut. Z mieszadła powinien wydobywać się wir.Emulsja powinna być biała o kremowej konsystencji. Teraz usuń mieszadło za pomocą magnetycznego ściągacza mieszadła. Za pomocą rękawic żaroodpornych ostrożnie wlej mieszaninę z kolby Erlenmeyera do czystego szklanego słoika o pojemności 120 mililitrów.Powoli wlej mieszaninę po boku szklanego słoika, aby zapobiec powstawaniu pęcherzyków w mieszaninie podczas stygnięcia. Po oczyszczeniu kolby Erlenmeyera i mieszadła powtórzyć te czynności, dostosowując ilość roztworów wody i oleju, aż do powstania wszystkich fantomów. Udane fantomy zastygną, tworząc jednorodną mieszaninę, którą można obrazować i mierzyć za pomocą rezonansu magnetycznego lub rezonansu magnetycznego.Pokazano tutaj zdjęcia niewielkich różnic kolorystycznych w skonstruowanych fantomach, z frakcjami tłuszczu 0%25%50%75% i frakcją sygnału tłuszczu o gęstości 100% protonów, czyli mapy FSF, uzyskane z obrazowania rezonansu magnetycznego, ujawniają jednorodny pomiar FSF podobny do docelowej zawartości tłuszczu. Wysoki współczynnik korelacji zgodności i włączenie linii identyczności do 95% pasma ufności linii regresji sugeruje, że średnie wartości FSF obserwowane w MRI nie różniły się znacząco od znanych wartości FF w fantomach wody tłuszczowej. Po raz pierwszy wpadliśmy na pomysł tej metody, gdy próbowaliśmy stworzyć niektóre z naszych własnych fantomów frakcji o wysokiej zawartości tłuszczu do naszych badań ludzkiej brunatnej tkanki tłuszczowej i odkryliśmy, że wiele metod opisanych w literaturze było albo niekompletnie opisanych, albo wymagało drogiego sprzętu.Po obejrzeniu tego filmu powinieneś mieć dobry pomysł, jak tworzyć fantomy z frakcjami tłuszczu większymi niż 50%Podczas wykonywania tej procedury bardzo ważne jest, aby dokładnie zmierzyć ilość roztworu oleju i wody, który zostanie użyty w emulsji. Jest to ważne, ponieważ stosunek ostatecznie określa frakcję tłuszczową fantomu.

fat-water-phantoms-for-magnetic-resonance-imaging-validation-flexible

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Niniejsza praca opisuje podstawowe procedury nieinwazyjnego obrazowania rezonansem magnetycznym (MRI) oraz spektroskopii rezonansu magnetycznego (MRS) małych zwierząt in vivo.

Nieinwazyjne in vivo MRI i MRS małych zwierząt: Podstawowe procedury eksperymentalne

Metody obrazowania biologicznego stosowane do oceny biodystrybucji komórkowej nanocząsteczek znajdują zastosowanie w monitorowaniu terapeutycznym i diagnostycznym związków sformułowanych w nanostruktury. Metody opisane w niniejszym opracowaniu są czułe i swoiste w ocenie za pomocą korejestracji histologicznej. Przedstawione metodologie zapewniają ścieżkę translacyjną od zastosowań na modelach gryzoni do zastosowań u ludzi.

Rejestrowane obrazowanie biomedyczne nanomateriałów w monitorowaniu diagnostyki i terapii

Opisujemy, jak uzyskać mapy parametryczne i wektorowe tensora dyfuzji piersi za pomocą rezonansu magnetycznego. Protokół i końcowe wyniki po przetworzeniu obrazowania są dostosowane do śledzenia cech architektonicznych piersi i wykrywania nowotworu złośliwego piersi.

Śledzenie cech architektonicznych sutka i wykrywanie raka piersi za pomocą obrazowania tensora dyfuzji rezonansu magnetycznego

Choroby nerwowo-mięśniowe często wykazują zróżnicowaną czasowo, przestrzennie niejednorodną i wieloaspektową patologię. Celem tego protokołu jest scharakteryzowanie tej patologii za pomocą nieinwazyjnych metod obrazowania metodą rezonansu magnetycznego.

Ilościowy rezonans magnetyczny w chorobach mięśni szkieletowych

Przedstawiona tutaj metoda wykorzystuje 18pozytonowej tomografii emisyjnej/tomografii komputerowej (PET-CT) F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) oraz rezonansu magnetycznego (MRI) oddzielonego tłuszczem i wodą, z których każdy jest skanowany po 2 godzinach ekspozycji na warunki termoneutralne (24 °C) i zimne (17 °C) w celu zmapowania brązowej tkanki tłuszczowej (BAT) u dorosłych ludzi.

Ludzkie brązowe magazyny tkanki tłuszczowej automatycznie segmentowane za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej/tomografii komputerowej i zarejestrowanych obrazów rezonansu magnetycznego

Wielokompartmentowy dynamiczny fantom jest używany do symulacji niektórych interesujących biologicznych badań metabolicznych przy użyciu hiperspolaryzowanych czynników rezonansu magnetycznego.

Wykorzystanie wielokompartmentowego dynamicznego fantomu pojedynczego enzymu do badań hiperspolaryzowanych czynników rezonansu magnetycznego

Ten manuskrypt opisuje efektywne, niewirusowe dostarczanie miR do komórek śródbłonka przez wektor PEI/MNP i ich namagnesowanie. Tak więc, oprócz modyfikacji genetycznej, podejście to pozwala na magnetyczne prowadzenie komórek i wykrywalność MRI. Technika ta może być stosowana w celu poprawy właściwości terapeutycznych produktów komórkowych.

Przygotowanie i charakterystyka in vitro namagnesowanych komórek śródbłonka zmodyfikowanych miR

Opisujemy ustandaryzowaną metodę oceny artefaktów obrazowania rezonansu magnetycznego spowodowanych przez implanty, aby oszacować przydatność implantów do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego i/lub podatność różnych sekwencji impulsów na artefakty metaliczne jednocześnie.

Protokół oceny artefaktów MRI spowodowanych przez implanty metalowe w celu oceny przydatności implantów i wrażliwości sekwencji impulsów

Tutaj prezentujemy protokół szybkiego pomiaru przepływu krwi płodu za pomocą MRI i retrospektywnego wykonywania korekcji ruchu i bramkowania serca.

Kwantyfikacja przepływu krwi u płodu ludzkiego za pomocą rezonansu magnetycznego i kompensacji ruchu

Tutaj prezentujemy protokół pozyskiwania obrazów rezonansu magnetycznego (MR) mózgów pacjentów ze stwardnieniem rozsianym (SM) przy 7,0 Tesli. Protokół obejmuje przygotowanie konfiguracji, w tym cewek o częstotliwości radiowej, ustandaryzowane procedury wywiadu z pacjentami ze stwardnieniem rozsianym, pozycjonowanie obiektu w skanerze MR i akwizycję danych MR.

Rezonans magnetyczny stwardnienia rozsianego przy 7,0 Tesli

To badanie wprowadza unikalną metodę kwantyfikacji 3D rozkładu frakcji tłuszczowej wątroby (LFF) przy użyciu rezonansu magnetycznego Dixona (Dixon MRI). Mapy LFF, pochodzące z obrazów w fazie i w fazie wodnej, są zintegrowane z konturami wątroby 3D w celu rozróżnienia wzorców LFF między wątrobą normalną a stłuszczoną, umożliwiając precyzyjną ocenę zawartości tłuszczu w wątrobie.

Technika kwantyfikacji 3D do analizy rozkładu frakcji tłuszczowej wątroby przy użyciu rezonansu magnetycznego Dixona

Poznaj protokół tworzenia fantomów tłuszczowo-wodnych do walidacji obrazowania MRI. Ta elastyczna metoda wykorzystuje powszechnie dostępne materiały laboratoryjne do optymalizacji sekwencji rezonansu magnetycznego.

Fantomy tłuszczowo-wodne do walidacji obrazowania metodą rezonansu magnetycznego: elastyczny i skalowalny protokół

Przeglądaj więcej filmów