Методическая статья

Человек бурой жировой ткани склады Автоматически Географическая позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии и регистрации Магнитно-резонансная Изображения

DOI:

10.3791/52415

⸱

18 февраля 2015 г.

 ,  ,  ,  , 
1Chemical and Physical Biology Program, Vanderbilt University, 2Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Vanderbilt University School of Medicine, 3Radiology & Radiological Sciences, Vanderbilt University Medical Center, 4Department of Pharmacology, Vanderbilt University

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Метод, представленный здесь использует 18 F-Фтордезоксиглюкозой (18 F-ФДГ) позитронно-эмиссионная томография / компьютерная томография (ПЭТ-КТ) и жира вода, отделенная магнитно-резонансная томография (МРТ), найденный после 2 ч воздействия термонейтральных (24 ° C ) и холодных условиях (17 ° C) в целях картографирования бурой жировой ткани (BAT) у взрослых людях.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Надежно дифференциации бурой жировой ткани (BAT) от других тканей с использованием метода неинвазивной визуализации является важным шагом на пути изучения НИМ в организме человека. Detecting ВАТ, как правило, подтверждается поглощения впрыскиваемого радиоактивного индикатора 18 F-фтордезоксиглюкозы (18 F-ФДГ) в жировой ткани депо, как измерено с помощью позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии (ПЭТ-КТ) после воздействия на предмет в холодной стимул , Жир-вода, отделенная магнитно-резонансная томография (МРТ) обладает способностью различать НИМ без использования радиоактивного индикатора. На сегодняшний день МРТ ВАТ у взрослых людей не была зарегистрирована совместно с холодной активированного ПЭТ-КТ. Таким образом, этот протокол использует 18 F-ФДГ ПЭТ-КТ автоматически генерировать BAT маску, которая затем применяется к совмещались МРТ одного и того же предмета. Такой подход позволяет измерять количественные характеристики МРТ НИМ без ручного сегментации. BAT маски создаются из двух ПЭТ-КТ: после контакта в течение 2 часов до или термонейтральным (TN) (24 ° C) или холодным активирована (CA) (17 ° C) условий. Тп и CA ПЭТ-КТ зарегистрированы, и ПЭТ стандартизированный поглощения и КТ Хаунсфилда значения используются для создания маски, содержащий только НИМ. CA и TN МРТ также приобрели на том же предмете и зарегистрирован в сканирований ПЭТ-КТ, чтобы установить количественные свойства МРТ в автоматически определяется BAT маски. Преимущество этого подхода состоит в том, что сегментирование полностью автоматизирован и основан на общепризнанных методов идентификации активированного BAT (ПЭТ-КТ). Количественные свойства МРТ НДТ создана с использованием этого протокола может служить в качестве основы для МРТ-только BAT экспертизы, что позволяет избежать излучения, связанные с ПЭТ-КТ.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В связи с отмеченной ростом ожирения во всем мире, есть повышенный интерес в научных областях, направленных на понимание энергетического баланса. Ожирение может привести к дорогостоящим и разрушительным заболеваниями, такими как диабет, болезни печени, сердечно-сосудистых заболеваний и рака, что делает его значимым предметом озабоченности для общественного здравоохранения 1. Одним из направлений исследований, направленных на понимание баланса потребления энергии по сравнению с расходом энергии является изучение бурой жировой ткани или BAT. Хотя назвать жировой ткани, BAT отличается от более общей белой жировой ткани (WAT) во многом 2. Функция белых адипоцитов для хранения триглицеридов в одном большом липидов вакуоли в клетке, и освободить эти триглицеридов в качестве источника энергии в поток крови, когда это необходимо. В совершенно ином порядке, функция коричневых жировых клеток, чтобы производить тепло. Одним из механизмов, посредством которого это происходит через переохлаждения. Это приводит к увеличению sympathetiС деятельность нервной системы, которая в свою очередь, активирует НИМ. При активации, коричневый адипоциты тепла. Для этого они используют триглицериды, содержащиеся во многих небольших липидов вакуолей в клетку, и через присутствие расцепления белка 1 (UCP1) в обильной митохондрий, конвертировать триглицеридов в метаболических субстратов без производства АТФ, что приводит к потере энтропийной в тепловой энергии. Как триглицериды, хранящиеся в небольших вакуолей липидов истощены, адипоцитов занимает как глюкоза и триглицеридов в крови 3.

Интерес к изучению BAT резко возросло в последние годы из-за его вклад в не-дрожа термогенеза, его роль в модуляции расход энергии в организме, и потенциальный обратной связи между НИМ и ожирения 3 - 9. Кроме того, недавние исследования на животных указывают БАТ играет важную роль в расчистке триглицеридов и глюкозы Fрум поток крови, особенно после приема высоким жира еды 10,11. Однако, большинство из того, что мы знаем о НДТ результат исследования мелких млекопитающих, которые содержат много складов НДТ 4,9,12 - 15. Несмотря на некоторые ранние исследования 16 - 18, наличие НДТ людей было широко распространено мнение, не уменьшается с возрастом до недавнего времени, когда интерес к изучению человека НИМ был возобновлен. Последние исследования показывают, что относительно небольшие суммы НДТ сохраняются в зрелом возрасте 19 - 24. Дополнительная фактором, ограничивающим изучение НИМ является то, что помимо биопсии и гистологического окрашивания, в настоящее время приняты однозначно метод для обнаружения битой 18 F-фтордезоксиглюкозы (18 F-ФДГ) позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Современные ПЭТ-сканеры, как правило, в сочетании с компьютерной томографии (КТ) сканера. При активации холодового воздействия, BAT занимает 18 F-ФДГ радиотрейсера, который является метаболическим аналог глюкозы, и становится видимым на ПЭТ изображений, по сравнению с гораздо более низком уровне 18 F-ФДГ поглощения при НДТ является неактивным 20,21,23,25. КТ изображений, полученных во время ПЭТ экзамена по сканера помощью ПЭТ-КТ, чтобы дифференцировать между тканями с высокой 18 F-ФДГ поглощения путем предоставления анатомическую информацию. Это использование ПЭТ-КТ подвергает подлежащего ионизирующей радиации (преимущественно из полиэтилентерефталата, хотя доза от КТ не является незначительным), и, следовательно, нежелательны метод обнаружения ВАТ.

Хотя ряд исследований, касающихся НИМ у здоровых взрослых людей растет, недавние исследования человеческого BAT в основном были ограничены ретроспективной ПЭТ-КТ исследования 19,25, человеческий ребенок трупы 26,27, человеческие подростки, которые уже были допущены в больницы для другие причины 27 - 30, и несколько исследований на людях здоровых взрослых31 - 35. Одна из проблем, с обоих исследованиях детей и ретроспективных исследований является возможность изменение результатов при изучении популяции пациентов, кто болен, которые могут повлиять НИМ. Кроме того, поскольку глюкоза не является предпочтительным источником топлива НДТ 36, ПЭТ исследования не всегда может обнаружить активированный BAT, и, следовательно, может укрывают присутствие НДТ. Другая трудность в изучении БАТ с биомедицинской визуализации связан с выполнением сегментации изображения, чтобы определить границы тканей депо. В настоящее время, сегментация BAT в клинических исследованиях зачастую зависит от некоторой степени ручной сегментации изображения и, следовательно, уязвимы для неверной идентификации НДТ депо, а также изменчивости между оценщик.

Из-за этих проблем, надежных методов пространственных сопоставления, которые можно выделить НИМ из распределений Ват, наряду с автоматизированных методов сегментации, могли бы обеспечить следователям новый мощный дляола для изучения НИМ. Магнитно-резонансная томография (МРТ) имеет возможность для идентификации, пространственного отображения и объемной количественного НДТ, и в отличие от существующих гибридных ПЭТ-КТ подходов изображений, которые включают радиоактивные дозы для отображаемого предмета, МРТ не влечет ионизирующее излучение, и может быть использован безопасно и неоднократно. Способность идентифицировать и количественно НИМ помощью МРТ может иметь драматические положительное влияние на клинической эндокринологии и поиск новых направлений исследований ожирения. Предыдущее МРТ жира, воды (FWMRI) исследования ВАТ у мышей и человека показывают, что жир сигнал фракцию (ФФС) НДТ находится в диапазоне 40-80% жира, тогда как ВАТ выше 90% жира 15,26 , 27. Таким образом, мы предполагаем, что это количественное FWMRI метрики, в сочетании с другими количественных показателей МРТ, могут быть использованы в дальнейшей работе для визуализации и количественного BAT депо в организме человека. Это позволит обеспечить научное сообщество мощным инструментом, с помощью которого изучить влияние БАТ на встретилсяabolism и расход энергии без использования ионизирующей радиации.

Наша исследовательская группа изучала НИМ у взрослых людей в течение последних трех лет. Наша первая публичная презентация об использовании МРТ расследования подозрительных НИМ одного взрослого человека-субъекта произошло в феврале 2012 года в Международного общества по магнитному резонансу в медицине (ISMRM) Fat-Water Separation семинаре в Лонг-Бич, Калифорния 37. Два месяца спустя, наша группа внесла значения FSF при подозрении на НДТ двух взрослых на 20-й ежегодной встрече ISMRM в апреле 2012 года в Мельбурне, Австралия 38. Через год на 21-м ежегодном заседании ISMRM в апреле 2013 года в Солт-Лейк-Сити, штат Юта, протокол, описанный в этой рукописи был использован для первой (в меру наших знаний) публичной презентации МРТ количественного ПЭТ-подтверждены BAT взрослого человека в подчиняет 39. В частности, мы представили доказательства того, что previouslу подозреваемых ВАТ было подтверждено, что активируемый BAT с использованием как холодного активируется и равновесного температурного изображений 18 F-ФДГ ПЭТ-КТ. С 2013 года наша когорта здоровых взрослых людях, полученную с обеих МРТ и ПЭТ / КТ под термонейтральных и холодных активирована условиях расширилась до более чем 20 субъектов с результатами недавно представлен в феврале 2014 года семинара "Изучение роли бурого жира у людей "под эгидой NIH NIDDK 40. В частности, мы сообщили FWMRI ФФС и R 2 * релаксационные свойства в регионах надключичной BAT подтвержденных 18 F-ФДГ ПЭТ-КТ у взрослых людей, с битой трансформирования очерченной с использованием автоматизированных алгоритмов сегментации на основе холодного активируется и термонейтральной ПЭТ-КТ Фильмография. Совсем недавно мы представили результаты картирования температуры в 18 F-ФДГ ПЭТ-КТ подтвердил НИМ у взрослых людей с использованием передовых FWMRI термометрии 41,42.

Изложенная здесь приобрестис как МРТ и 18 F-ФДГ ПЭТ-КТ на ту же тему, каждый после воздействия обоих холодных активированных термонейтральных условиях. Холодные активирована и термонейтральных 18 F-ФДГ ПЭТ-КТ используются для создания автоматически сегментированных НИМ регионах, представляющих интерес (трансформирования), касающихся конкретной теме. Эти НИМ трансформирования затем применяются к товарищескому зарегистрировано МРТ для измерения свойства МРТ в ПЭТ-КТ подтвердил НИМ.

Ограничение этого протокола является то, что температура воздуха используется, когда подвергая предметы либо теплой или холодной стимул согласуется по каждому предмету. Это ограничение, потому что температура, при которой каждый субъект переживания ощущение тепла или охлажденные могут быть разными. Таким образом, выполнив пробный сеанс, во время которого температура воздуха может регулироваться, чтобы соответствовать индивидуальной реакции, а затем с помощью этих температур в течение термонейтральных и холодной активации протоколов, это может быть возможным, чтобы получить лучшие ответовиз бурой жировой ткани.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ПРИМЕЧАНИЕ: локальная Этическая комиссия этого института одобрил это исследование, и все пациенты дали письменное информированное согласие до участия. Чтобы иметь право на исследования, субъекты должны соответствовать следующим требованиям: никакой известной сахарный диабет; нет использование бета-блокаторы или беспокойства препаратов, в настоящее время или в прошлом; не курит и не жевать табачные изделия, в настоящее время или в прошлом; не более 4 чашек кофеина каждый день; не более 2 стаканов алкоголя каждый день; и если женщина, не беременны или кормите грудью.
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом исследовании, каждый участник проходит четыре экзамена: два МРТ и два ПЭТ-КТ. Каждый экзамен приобрела на другой день, с каждым изображений модальности, осуществляемой в рамках как термонейтральной 24,5 ± 0,7 ° C (76,2 ± 1,3 ° F), холод 17,4 ± 0,5 ° (63,4 ± 0,9 ° F) Условия C. Сканы не запланировано в какой-либо конкретной последовательности, помогая свести к минимуму любые потенциальные смещения к данным из-за нагрева или охлажденияпредмет в определенном порядке. Общая эффективная доза облучения в течение одного ПЭТ-КТ составляет 6,4 мЗв (миллизиверт), и врач-рентгенолог на персонал рекомендует периода вымывания, по крайней мере 24 часов между каждой проверки.

1. Общие МРТ безопасности и визуализации Опасения

  1. Потому что главное магнитное поле в машинах МРТ всегда включен, заботиться, чтобы обеспечить безопасность пациента и всех работников в области MR. Очистить все магнитные предметы от субъекта и любых лиц, работающих в этой области.
  2. Спросите предметы во время фазы набора, если они имеют какие-либо металлические в их телах 43. Кроме того, есть предмет завершения процесса 44 экранирования магнитного безопасности для того, чтобы любой металл в организме, предназначен для МРТ. Эта начальная проверка может помочь устранить возможность согласия субъекта, который не может завершить МРТ.
  3. Кроме того, если есть любой металл в теле субъекта, который совместим с МР, убедитесь, йв металле не рядом с интересующей ткани. Это потому, что металл может вызвать искажение изображения артефактов, которые сделают анализ трудно, если не невозможно.

2. получение информированного согласия

  1. Познакомлюсь с предметом, чтобы получить письменное информированное согласие. Во время этой встречи, охватывает все подробности исследования, например: количество посещений, время приверженность за посещение, какие требования субъекта в части ограничений осуществлять и / или продуктов питания, что субъект может и не может делать во время Визит (например, сна), а также любые другие особенности. Используйте эту встречу, чтобы запланировать поездки для сканирования, как это обычно легче планировать их в лицо, а не с помощью адреса электронной почты.

3. Порядок до визита

  1. Инструкции для субъекта
    1. В течение 24 часов до прибытия для изучения, объекта было отказаться от алкоголя, кофеина, лекарства или любой напряженной тренировки или актаivity.
    2. Поручить подвержены быстрым и избежать потребление калорий в течение 8 часов до прибытия для исследования. Субъекты разрешается пить воду.
  2. Обращение общественных началах
    1. Напомнить волонтер конкретных инструкций день до начала их подготовки 24 ч. Это служит как напоминание о сканировании, а также помогает гарантировать, что предметом помнит свои ограничения (т.е.., Не есть, ни упражнения, ни алкоголь, и т.д.)..

4. Порядок на день исследования - МРТ

  1. Температура контролируемой Подготовка помещения
    1. Используйте маленькую комнату, как зал для контролируемой температурой, где субъект подвергается до нужной температуры.
      ПРИМЕЧАНИЕ: При использовании в небольшую комнату, можно свести к минимуму температурные градиенты в комнате. Например, размер номера здесь используется 7 "х 6" 8 "х 8" высокий, (373,33 кубических футов).
    2. ПодготовкаНомер по крайней мере, 60 минут до предмета, входящего в комнату, чтобы обеспечить достаточное время для комнаты, чтобы достичь стабильной температуры.
    3. Поддерживать RT либо с помощью переносного кондиционера и вращающимся Напольный вентилятор, чтобы держать холодный воздух циркулирует, или с использованием программируемого портативный нагреватель, который колеблется циркулировать теплый воздух по комнате.
    4. Отключение или свести к минимуму любой существующий термостат для управления кондиционером или обогрев помещения, чтобы избежать конфликтов с нужной RT Target портативных устройств.
  2. Перед входом контролируемой температурой номер
    1. Есть изменения субъекта в стандартных медицинских шортах и ​​рубашке. Удалить носки и обувь. Если объект находится женщина, позволяют носить спортивный бюстгальтер, который не содержит каких-либо металла.
    2. Измерьте рост, вес, и измерения окружности талии испытуемого после изменения в стандартную одежду.
    3. Измерьте температуру тела USIN субъектага подъязычная термометр.
  3. В контролируемой температурой номер
    1. Направьте эту тему, чтобы войти в комнату с контролируемой температурой. Попросите его сесть спокойно и не выполнять какую-либо деятельность, которая может изменить температуру тела., Например, физические упражнения, печатать, или засыпает.
    2. После заседания в зале в течение 1 часа, измерьте температуру тела еще раз, используя сублингвально термометр.
    3. После второго часа сидеть в комнате с контролируемой температурой, измерьте температуру тела еще раз, используя сублингвально термометр.
    4. В день МРТ при условии сидит в холодной комнате, использовать холодный жилет для поддержания холодных условиях, а предметом транспортируется в магнитно-резонансной томографии. Поместите холодный жилет по этому вопросу до предмета, оставляя комнату с контролируемой температурой.
    5. Через 2 ч в помещении с контролируемой температурой, транспортировки объекта в инвалидной коляске на магнитно-резонансной томографии. Используйте инвалидную коляску держать этот вопрос в Relaxed, сидячий государство, и сведения к минимуму "потепление", которые могут возникнуть от ходьбы. Кроме того, с помощью коляски помогает избежать каких-либо поглощение в примеси ПЭТ в скелетных мышцах, хотя это, вероятно, будет минимальным.
  4. МРТ протокол Приобретение
    1. Приобретать МРТ с помощью сканера 3Т МРТ с оборудованный двухканальной возможности параллельной передачи, очень большой торс 16-канальный приемной катушки, и модифицированный настольный.
    2. Повесить передняя часть туловища получить катушку из верхней части отверстие сканера в ткани подвеске. Разрешить слинг, чтобы повесить достаточно низко, чтобы скользить к телу субъекта с целью максимизации сигнал-шум (SNR).
    3. Поместите заднюю часть туловища получить катушку подвижного "катушки вагона" зажатой между двумя слоями столешницу. Как видно из таблицы перемещается через отверстие сканера, нажмите и удерживайте катушки вагон на изоцентре ремнями, прикрепленных к сканеру охватывает в передней и задней части TОн сканер отверстие так, что элемент задней катушки остается неподвижным.
    4. Поместите объект на кровати, чтобы войти сканера ноги сначала в положении лежа на спине.
      1. Если человек надел холодный жилет, удалите жилет до предмета лежа.
    5. После того, как лежа, уже предметом обе руки в сумке, похожей на наволочке, и опустить руки по обе стороны от тела. Это помогает гарантировать, что плечи расположены аналогичным образом, как во время МРТ и ПЭТ / КТ экзамены, что делает изображение корегистрацию легче.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Разрешение подлежит лечь на кровать сканера естественно, используя ту же сумму амортизацию по голове во время каждого сканирования, и с помощью наволочка сумку, чтобы поддержать оружие, все помогает свести к минимуму различия между субъектом позиционирования между проверками. Любой носитель, используемый для субъекта в течение одного цикла, например, подушку под колени или нижней части спины, всегда должны быть использованы таким же образом, за тысна тему, во время и МРТ и ПЭТ / КТ.
    6. Приобретать жир-вода МРТ (FWMRI) с помощью мульти-стека, мульти-ломтик, несколько эхо быстро поля (mFFE) приобретение с 7 стопками 20 аксиальных срезов, охватывающих от макушки головы до верхней части бедра. Ломтики являются смежными с 0 мм между ломтиками.
      1. Сбор FWMRI сканирует с помощью специализированное программное обеспечение для того, чтобы приобретение 8 эхо, приобретенных в двух перемежающихся наборов четырех отраженных сигналов с TR = 83 мс, TE 1 = 1,024 мс и эффективное ΔTE = 0,779 мс. Другие детали протокола приобретение включают в себя: флип угол = 20 °, воды жира Shift = 0,323 пикселей, считывания Полоса частот дискретизации = 1346,1 Гц / пиксел, осевой в плоскости поля зрения = 520 мм × 408 мм, приобрела размер воксел = 2 мм х 2 мм х 7,5 мм, и кодирование чувствительности (SENSE) параллельно фактором изображений = 3 (передний заднем направлении). Подготовка фазы для каждой станции включают в себя центральную частоту (F 0) оптимизация и первого порядка линейное прокладок. Acquisitiна время 27,8 сек для 20 срезов.
      2. Выполните дыхание выполняется для станций, охватывающих таз к плечам с двумя дыхание имеет одну станцию, то есть., Не задержку дыхания больше, чем 14 сек. В каждой позиции таблицы, приобретают двойное угол B 1 калибровки сканирования (время приобретение 15,1 сек), чтобы оптимизированный для RF прокладок (относительную амплитуду ВЧ и корректировки фазы) для передачи возможности двухканального сканера.
      3. Получить ссылку SENSE сканирование на каждой позиции таблицы с временем приобретения 12,1 сек. Рекомендуемые параметры FWMRI приведены в таблице 1.

5. Порядок на день исследования - ПЭТ-КТ

  1. Температура контролируемой Подготовка помещения
    1. Используйте маленькую комнату, как зал для контролируемой температурой, где субъект подвергается до нужной температуры.
      ПРИМЕЧАНИЕ: При использовании в небольшую комнату, можно свести к минимуму температурные градиенты в комнате. Fили пример, размер номера здесь используется 7 "х 6" 8 "х 8" высокий, (373,33 кубических футов).
    2. Подготовьте комнату по крайней мере, 60 минут до предмета, входящего в комнату, чтобы обеспечить достаточное время для номера, чтобы достичь стабильной температуры.
    3. Поддерживать RT либо портативное устройство кондиционирования воздуха и вращения Напольный вентилятор, чтобы держать холодный воздух циркулирует для поддержания заданной температуры холодной стимулирования, или с использованием oscaillating портативный нагреватель для поддержания равновесного температурного температуры.
    4. Отключение или свести к минимуму любой существующий термостат для управления кондиционером или обогрев помещения, чтобы избежать конфликтов с нужной RT Target портативных устройств.
  2. Тема Подготовка
    1. Направьте эту тему в ванной ПЭТ иметь IV порт помещается в руке или руке вены. Это IV порт позволяет специалисту радиологии для инъекции РФП позже, когда субъект сидит в комнате с регулируемой температурой.
    2. ЯF предметом женского пола, выполнить тест на беременность сыворотки крови гарантировать, что она не беременна.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для этого исследования, доска внутреннего обзора требуется тест на беременность менее 24 ч до / КТ ПЭТ приобретаются.
  3. Перед входом контролируемой температурой номер
    1. Есть изменения субъекта в стандартных медицинских шортах и ​​рубашке. Удалить носки и обувь. Если объект находится женщина, позволяют носить спортивный бюстгальтер, который не содержит каких-либо металла.
    2. Измерьте рост, вес, и измерения окружности талии испытуемого после изменения в стандартную одежду.
    3. Измерьте температуру тела человека с помощью сублингвально термометр.
  4. В контролируемой температурой номер
    1. Направьте эту тему, чтобы войти в комнату с контролируемой температурой. Попросите его сидеть тихо и не выполнять какую-либо деятельность, которая может изменить температуру тела, например, физические упражнения, набрав, или засыпает. После заседания в зале в течение 1 часа, измерьте температуру тела еще раз, используя сублингвально термометр.
    2. В те дни, ПЭТ-КТ после первого часа в комнате с контролируемой температурой, есть радиологии техник управлять инъекции Фтордезоксиглюкозой (18 F-ФДГ) через IV порт. Вводите 0,14 мКи / кг (примерно 10 МРП за 70 кг теме а) 18 F-ФДГ. Рассчитать точную дозировку, основанную на предмет удельного веса.
    3. После второго часа сидеть в комнате с контролируемой температурой, измерьте температуру тела еще раз, используя сублингвально термометр.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В отличие от холодных дней МРТ, использование холодного жилет не является необходимым в холодные ПЭТ-КТ дней, потому что Tracer 18 F-ФДГ взят на активированном BAT во время инъекции час после Tracer. Tracer не оставят ткани, даже если предмет становится тепло, как он / она транспортируется к сканеру. Таким образом, потому что возможно, чтобы обнаружить присутствие activatред ВАТ на изображение ПЭТ-КТ, даже если ВАТ не остаются активными во время сканирования ПЭТ-КТ, холодный жилет не является необходимым.
    4. Через 2 ч в помещении с контролируемой температурой, транспортировки объекта в инвалидной коляске к сканеру ПЭТ-КТ. Используйте коляску, чтобы сохранить объект в непринужденной, малоподвижный образ государства, и свести к минимуму любые "потепление", которые могут возникнуть от ходьбы. Кроме того, с помощью коляски помогает избежать каких-либо поглощение в примеси ПЭТ в скелетных мышцах, хотя это, вероятно, будет минимальным.
  5. ПЭТ-КТ Протокол Приобретение
    1. Приобретать ПЭТ-КТ на сканер Discovery STE ПЭТ / КТ (STE выступает за Престола и лечить Elite).
    2. Поместите объект на кровати, чтобы войти в голову сканера первый в положении лежа на спине.
    3. После того, как лежа, уже предметом обе руки в сумке, похожей на наволочке, и опустить руки по обе стороны от тела. Это помогает гарантировать, что плечи расположены аналогичным образом во какМРТ и ПЭТ / КТ экзамены, которое делает изображение корегистрацию легче.
      ПРИМЕЧАНИЕ: визуализация поле ПЭТ / КТ зрения охватывает от макушки головы до середины бедра в 7-9 позициях слоем, в зависимости от высоты объекта (2 мин на позиции кровать). Рекомендуемые параметры ПЭТ-КТ, приведены в таблице 2.

6. МРТ Post Processing

  1. Сохранить действительные и мнимые МРТ-изображений для офф-лайн processing.The сигнала, измеренного МРТ является векторной величиной с по величине и направлению, которое может быть представлено в виде комплексного числа с действительной и мнимой частей. В клинической практике, величина изображения, как правило, отображается. Тем не менее, сложный информация необходима для обработки в жира и воды изображений.
  2. Выполнять трехмерные воды / разделение жира и R 2 * Оценка, основанная на многомасштабный целого изображения алгоритма 45 оптимизации, реализованной в C ++ для каждого отдельного стека среза. Жир моделируется с помощью 9 пики UP> 46.
  3. Откажитесь от первого эхо-сигнала каждого 4-эхо-сигналов, чтобы избежать возможного загрязнения вихревых токов в сложной модели сигнала водно-жировой.

7. ПЭТ-КТ Post Processing

  1. Загрузка КТ DICOM данных в MATLAB и конвертировать в Хаунсфилда единиц (HU) в результате применения величины Масштабирование сканера, поставляемые к значениям данных.
  2. Загрузите данные ПЭТ DICOM в MATLAB и конвертировать в ценности Унифицированная поглощения (SUV), используя следующую формулу:
    figure-protocol-1
    где "значение пикселя" является сохраненное значение в файле DICOM для этого пикселя месте.
    figure-protocol-2
    ПРИМЕЧАНИЕ: Tracer деятельность ПЭТ радионуклидов общая доза, и может быть прочитано из изображений мета-данных (файл заголовка DICOM).
    .jpg "/>
  3. Интерполяция данных ПЭТ иметь те же размеры, как и данных КТ.
    1. Потому что ПЭТ и КТ изображения получены с одной и той же толщины среза, выполните интерполяции, используя 2-мерную сплайн-функция в плоскости ху.

8. Данные Post Processing

  1. Для анализа изображений, совместно регистрировать все 4 ИМИДЖ-тома для каждого объекта с помощью алгоритма жесткой регистрирующим органом 47 с помощью метода полуавтоматического с собственной разработки 3-плоскости вида программного обеспечения для проверки регистрации во всех трех измерениях.
  2. Из-за трудностей с регистрацией весь объем изображения во всех четырех временных точках, сосредоточиться регистрацию на регионе, охватывающем шею к вершине легких. Используйте только успешно зарегистрирован регион, в дальнейшей обработки данных.
  3. После регистрации изображения, загрузите FWMRI, CT Ху Цзиньтао и данные ПЭТ внедорожник в MATLAB и использовать для определения НДТ регионах, представляющих интерес.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Как и в ранее опублванного методы 19,25,48 отличить НИМ использованием ПЭТ внедорожник и КТ HU значения, следует рассматривать как часть летучей мыши маски, каждый воксел в изображении должны удовлетворять следующим: (1) значение HU падает в диапазоне: -200 2,0 на холодную ПЭТ; (3) внедорожник сигнал доля [(Cold SUV) / (Cold внедорожник + Теплый SUV)]> 0,55, то есть холод ПЭТ должны генерировать более 55% от общего наблюдаемого сигнала внедорожник в этом вокселе; и (4) содержат только переднего плана пикселей от МРТ, где Метод Оцу 49 используется для классификации переднего плана пикселей.
  4. Если воксел выполняет все эти критерии, включают воксельных в двоичной маски ВАТ идентичности.
  5. Примените следующие бинарные шаги морфологии.
    1. Создать матрицу того же размера, как изображения обрабатываются. Каждый пространственный расположение в новой матрицы является 3D сумма всех прилегающих соседей в двоичной маски летучей мыши, в том числе диагоналей. Максимальный летит 26.
    2. Порог новая матрица включать только в местах с 15 или более 3D соседей. Затем Эта матрица формирует окончательный двоичный маску летучей мыши.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Эти правила являются достаточными для сегмента ВАТ ткани, и каких-либо изменений в маске не является необходимым для устранения не-летучей мыши вокселей. Это формирует ломтик-на-ломтик маска ПЭТ-КТ подтвердил НИМ в рамках совместного зарегистрированы плечевой зоне.
  6. Нанесите маску на все совмещались изображений приобрести внедорожник, HU, сигнала от жировой ткани долю (FSF) и R 2 * Значения в ВАТ регионах, как для холодных и теплых сканирования.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Приобретение и МРТ и ПЭТ-КТ на ту же тему, а также выполнение корегистрацию на всех сканирований обеспечивает надежную измерения количественных показателей МРТ НДТ. Рисунок 1 показывает необработанные теплый (TN) и холодной (ЦС) ПЭТ-КТ и МРТ сканы из одного предмета. Приобретая и TN и CA ПЭТ-КТ данные, можно четко различать холодные активирована НИМ склады повышенным поглощением 18 F-ФДГ. После совместного регистрации всех четырех сканирований (фиг.2 и 3), то...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Описанный протокол исследования, предназначенные для использования как равновесного температурного и холодной активирована ПЭТ / КТ для автоматического сегмента НИМ склады на основе конкретных теме. Эти автоматически генерируемые области интереса, то могут быть применены как к термонейтральных и холодных активированного МРТ, которые были совместно зарегистрированных в сканирования ПЭТ / КТ и той же теме. Для Насколько нам известно, это первое исследование для выполнения как МРТ и ПЭТ / КТ после термонейтральных и холодн...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов или иного конфликта интересов.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы хотели бы поблагодарить технологов МРТ Института визуализации Университета Вандербильта Дэвида Пеннелла, Лесли Макинтоша и Кристен Джордж-Дарретт, а также команду технологов ПЭТ/КТ Медицинского центра Университета Вандербильта во главе с Мартой Д. Шон. Эта работа была поддержана следующими грантами от NIH: NCATS/NIH UL1 RR024975, NIDDK/NIH R21DK096282, NCI/NIH R25CA136440 и NIBIB/NIH T32EB014841.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
МРТPhilipsAchieva 3T
МРТ торсо-XL катушкаPhilipsPhilips SENSE XL Torso катушка 16 элементов
МРТ X-tend столX-tendX-tend, Acieva 3T совместимый
X-tend подлокотникX-TendX-tend, аксессуары
X-tend тканевый слингX-TendX-tend, аксессуары
ПЭТ/КТGEDiscovery STE
Портативный кондиционерSoleus AirXL-140, 14000 BTU
Напольный вентиляторLasko Пьедестал2527
Портативный обогревательLasko Ceramic Air5536
СтулWinco Lifecare Реклайнер585
Сублингвальный термометрWelchAllynSureTemp Plus 690
Жилет холодаPolar ProductsCool58 #PCVZ
Тепловизионная ИК камераFLUKETIR-125

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Eckel, R. H., Alberti, K. G. M. M., Grundy, S. M., Zimmet, P. Z. The metabolic syndrome. Lancet. 375 (9710), 181-183 (2010).
  2. Cinti, S. Between brown and white: novel aspects of adipocyte differentiation. Annals of Medicine. 43 (2), 104-115 (2011).
  3. Stephens, M., Ludgate, M., Rees, D. A. Brown fat and obesity: the next big thing. Clinical Endocrinology. 74 (6), 661-670 (2011).
  4. Cannon, B., Brown Nedergaard, J. adipose tissue: function and physiological significance. Physiological Reviews. 84 (1), 277-359 (2004).
  5. Yoneshiro, T. Age-related decrease in cold-activated brown adipose tissue and accumulation of body fat in healthy humans. Obesity (Silver Spring, Md). 19 (9), 1755-1760 (2011).
  6. Seale, P., Lazar, M. a Brown fat in humans: turning up the heat on obesity). Diabetes. 58 (7), 1482-1484 (2009).
  7. Van Marken Lichtenbelt, W. Human brown fat +and obesity: methodological aspects. Frontiers In Endocrinology. 2 (October), 52(2011).
  8. Frühbeck, G., Becerril, S., Sáinz, N., Garrastachu, P., García-Velloso, M. J. BAT: a new target for human obesity. Trends in Pharmacological Sciences. 30 (8), 387-396 (2009).
  9. Himms-Hagen, J. Thermogenesis in brown adipose tissue as an energy buffer. Implications for obesity. New England Journal of Medicine. 311 (24), 1549-1558 (1984).
  10. Bartelt, A. Brown adipose tissue activity controls triglyceride clearance. Nature Medicine. 17 (2), 200-205 (2011).
  11. Nedergaard, J., Bengtsson, T., Cannon, B. New powers of brown fat: fighting the metabolic syndrome. Cell Metabolism. 13 (3), 238-240 (2011).
  12. Kirov, S. A., Talan, M. I., Engel, B. T. Sympathetic outflow to interscapular brown adipose tissue in cold acclimated mice. Physiology & Behavior. 59 (2), 231-235 (1996).
  13. Guerra, C., Koza, R. A., Yamashita, H., Walsh, K., Kozak, L. P. Emergence of brown adipocytes in white fat in mice is under genetic control. Effects on body weight and adiposity. Journal of Clinical Investigation. 102 (2), 412-420 (1998).
  14. Kawate, R., Talan, M. I., Engel, B. T. Sympathetic nervous activity to brown adipose tissue increases in cold-tolerant mice. Physiology & Behavior. 55 (5), 921-925 (1994).
  15. Hu, H. H., Smith, D. L., Nayak, K. S., Goran, M. I., Nagy, T. R. Identification of brown adipose tissue in mice with fat-water IDEAL-MRI. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 31 (5), 1195-1202 (2010).
  16. Heaton, J. M. The distribution of brown adipose tissue in the human. Journal of Anatomy. 112 (Pt 1), 35-39 (1972).
  17. Tanuma, Y., Tamamoto, M., Ito, T., Yokochi, C. The occurrence of brown adipose tissue in perirenal fat in Japanese). Archivum histologicum Japonicum = Nihon soshikigaku kiroku. 38 (1), 43-70 (1975).
  18. Huttunen, P., Hirvonen, J., Kinnula, V. The occurrence of brown adipose tissue in outdoor workers. European Journal Of Applied Physiology And Occupational Physiology. 46 (4), 339-345 (1981).
  19. Cohade, C., Osman, M., Pannu, H. K., Wahl, R. L. Uptake in supraclavicular area fat (“USA-Fat”): description on 18F-FDG PET/CT. Journal of Nuclear Medicine Official Publication, Society Of Nuclear Medicine. 44 (2), 170-176 (2003).
  20. Virtanen, K. A. Functional brown adipose tissue in healthy adults. New England Journal of Medicine. 360 (15), 1518-1525 (2009).
  21. Van Marken Lichtenbelt, W. D. Cold-activated brown adipose tissue in healthy men. New England Journal of Medicine. 360 (15), 1500-1508 (2009).
  22. Zingaretti, M. C., Crosta, F., Vitali, A., Guerrieri, M., Frontini, A., Cannon, B. The presence of UCP1 demonstrates that metabolically active adipose tissue in the neck of adult humans truly represents brown adipose tissue. Journal of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 23 (9), 3113-3120 (2009).
  23. Saito, M. High incidence of metabolically active brown adipose tissue in healthy adult humans: effects of cold exposure and adiposity. Diabetes. 58 (7), 1526-1531 (2009).
  24. Nedergaard, J., Bengtsson, T., Cannon, B. Unexpected evidence for active brown adipose tissue in adult humans. American Journal of Physiology. Endocrinology and Metabolism. 293 (2), E444-E452 (2007).
  25. Cypess, A. M. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. New England Journal of Medicine. 360 (15), 1509-1517 (2009).
  26. Hu, H. H., Tovar, J. P., Pavlova, Z., Smith, M. L., Gilsanz, V. Unequivocal identification of brown adipose tissue in a human infant. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 35 (4), 938-942 (2012).
  27. Hu, H. H., Perkins, T. G., Chia, J. M., Gilsanz, V. Characterization of human brown adipose tissue by chemical-shift water-fat MRI. AJR. American Journal Of Roentgenology. 200 (1), 177-183 (2013).
  28. Ponrartana, S., Hu, H. H., Gilsanz, V. On the relevance of brown adipose tissue in children. Annals of the New York Academy of Sciences. , 1-6 (2013).
  29. Chalfant, J. S. Inverse association between brown adipose tissue activation and white adipose tissue accumulation in successfully treated pediatric malignancy. The American Journal Of Clinical Nutrition. 95 (5), 1144-1149 (2012).
  30. Gilsanz, V., Smith, M. L., Goodarzian, F., Kim, M., Wren, T. aL., Hu, H. H. Changes in Brown Adipose Tissue in Boys and Girls during Childhood and Puberty. Journal of Pediatrics. , 1-7 (2011).
  31. Chen, Y. -C. I. Measurement of human brown adipose tissue volume and activity using anatomic MR imaging and functional MR imaging. Journal Of Nuclear Medicine Official Publication, Society Of Nuclear Medicine. 54 (9), 1584-1587 (2013).
  32. Van Rooijen, B. D. Imaging Cold-Activated Brown Adipose Tissue Using Dynamic T2*-Weighted Magnetic Resonance Imaging and 2-Deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose Positron Emission Tomography. Investigative Radiology. 48 (10), 1-7 (2013).
  33. Vosselman, M. J. Brown adipose tissue activity after a high-calorie meal in humans. The American Journal Of Clinical Nutrition. 98 (1), 57-64 (2013).
  34. Chen, K. Y. Brown fat activation mediates cold-induced thermogenesis in adult humans in response to a mild decrease in ambient temperature. The Journal of Clinical Endocrinology And Metabolism. 98 (7), E1218-E1223 (2013).
  35. Van der Lans, A. A. J. J., et al. Cold acclimation recruits human brown fat and increases nonshivering thermogenesis. The Journal Of Clinical Investigation. 123 (8), 3395-3403 (2013).
  36. Ma, S. W., Foster, D. O. Uptake of glucose and release of fatty acids and glycerol by rat brown adipose tissue in vivo. Canadian Journal Of Physiology And Pharmacology. 64 (5), 609-614 (1986).
  37. Gifford, A. T1 and Fat-Water Fraction Measurements in an Adult Human: Possible Markers for Brown Adipose Tissue. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine: Workshop on Fat-Water Separation. 20 (1269), (2012).
  38. Gifford, A. Preliminary Indication of Brown Adipose Tissue in Adult Humans Using Fat-Water MRI. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. 21 (1520), (2013).
  39. Gifford, A. Detection of Brown Adipose Tissue in an Adult Human Using Fat-Water MRI with Validation by Cold-activated PET. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. 21 (1520), (2013).
  40. Gifford, A., Welch, E. B. Fat-Water MRI Properties of Brown Adipose Tissue in Adult Humans Using Automated Depot Segmentation Based on Cold-Activated and Thermoneutral PET-CT. NIH NIDDK Workshop on Exploring the Role of Brown Fat in Humans. 15, (2014).
  41. Welch, E. B., Gifford, A., Towse, T. F. Phantom validation of temperature mapping using fat-water MRI with explicit fitting of water peak location. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. 22 (3065), (2014).
  42. Gifford, A., Towse, T. F., Avison, M. J., Welch, E. B. Temperature mapping in Human Brown Adipose Tissue Using Fat-Water MRI with Explicit Fitting of Water Peak Location. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. 22 (275), (2014).
  43. Shellock, F. G. Reference Manual for Magnetic Resonance Safety, Implants and Devices 2014. , Biomedical Research Publishing Group. (2014).
  44. MRIsafety Screening Form. , Available from: http://www.mrisafety.com/GenPg.asp?pgname=ScreeningForm (2015).
  45. Berglund, at, Ahlström, J., H,, Kullberg, J. Model-based mapping of fat unsaturation and chain length by chemical shift imaging--phantom validation and in vivo feasibility. Magnetic resonance in medicine official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 68 (6), 1815-1827 (2012).
  46. Hamilton, G. In vivo characterization of the liver fat 1H MR spectrum. NMR in Biomedicine. 24 (7), 784-790 (2011).
  47. Maes, F., Collignon, a, Vandermeulen, D., Marchal, G., Suetens, P. Multimodality image registration by maximization of mutual information. IEEE Transactions On Medical Imaging. 16 (2), 187-198 (1997).
  48. Ouellet, V. Outdoor temperature, age, sex, body mass index, and diabetic status determine the prevalence, mass, and glucose-uptake activity of 18F-FDG-detected BAT in humans. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 96 (1), 192-199 (2011).
  49. Otsu, N. A Threshold Selection Method from Gray-Level Histograms. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. 9 (1), 62-66 (1979).
  50. Yoneshiro, T. Recruited brown adipose tissue as an antiobesity agent in humans. The Journal of Clinical Investigation. 123 (8), 3404-3408 (2013).
  51. Farmer, S. R. Obesity: Be cool, lose weight. Nature. 458 (7240), 839-840 (2009).
  52. Van der Lans, A. aJ. J., et al. Cold-Activated Brown Adipose Tissue In Human Adults - Methodological Issues. American Journal Of Physiology. Regulatory, Integrative And Comparative Physiology. 31 (0), (2014).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи