Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

الإنسان براون الدهنية مستودعات الأنسجة مجزأة تلقائيا من قبل البوزيترون البوزيتروني / التصوير المقطعي والرنين المغناطيسي مسجل صور

Published: February 18, 2015 doi: 10.3791/52415
Automatic Translation
1, 2, 3, 4, 3
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

Summary

الطريقة المعروضة هنا يستخدم 18 F-Fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني / التصوير المقطعي (PET-CT) ومياه الدهون فصل التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، الممسوحة ضوئيا لكل التالية 2 التعرض ساعة إلى معتدلة الحرارة (24 ° C ) والظروف الباردة (17 ° C) من أجل تعيين الأنسجة الدهنية البنية (BAT) في مواضيع الإنسان الكبار.

Abstract

التفريق موثوق الأنسجة الدهنية البنية (BAT) من الأنسجة الأخرى باستخدام طريقة التصوير غير الغازية خطوة هامة نحو دراسة BAT في البشر. الكشف عن عادة يتم تأكيد BAT من قبل الإقبال على التتبع المشعة المحقونة 18 F-Fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) في مستودعات الأنسجة الدهنية، مقاسا التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني / التصوير المقطعي (PET-CT) بالاشعة بعد فضح هذا الموضوع إلى التحفيز البارد . المياه الدهون مفصولة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لديه القدرة على التمييز بين BAT دون استخدام التتبع الإشعاعي. حتى الآن، MRI من BAT في البشر البالغين لم يشارك المسجلة مع الباردة تنشيط PET-CT. لذلك، يستخدم هذا البروتوكول 18 بالاشعة F-FDG PET-CT لتوليد تلقائيا قناع BAT، والتي يتم بعد ذلك تطبيقها على شارك المسجلة فحوصات الرنين المغناطيسي للنفس الموضوع. هذا النهج يمكن قياس خصائص MRI الكمية للBAT دون تجزئة اليدوية. يتم إنشاء أقنعة BAT من اثنين PEبالاشعة T-CT: بعد التعرض لمدة 2 ساعة إما معتدلة الحرارة (TN) (24 ° C) أو البرد تنشيط (CA) (17 ° C) الظروف. يتم تسجيل TN وCA PET-CT بالاشعة، وتستخدم القيم PET امتصاص موحدة وCT هاونسفيلد لإنشاء قناع يحتوي على BAT الوحيد. يتم الحصول على CA وTN MRI المسح أيضا على نفس الموضوع ومسجلين في مسح PET-CT من أجل إقامة خصائص MRI الكمية داخل قناع BAT محددة تلقائيا. ميزة هذا النهج هي أن تجزئة ومؤتمتة بالكامل، ويستند على الأساليب المقبولة على نطاق واسع لتحديد BAT تنشيط (PET-CT). أنشأت خصائص MRI الكمية للBAT باستخدام هذا البروتوكول يمكن أن تكون بمثابة الأساس لMRI فقط فحص BAT أن يتجنب الإشعاع المرتبطة PET-CT.

Introduction

يرجع ذلك إلى ارتفاع ملحوظ في السمنة في جميع أنحاء العالم، وهناك اهتمام متزايد في المجالات البحثية التي تهدف إلى فهم توازن الطاقة. السمنة يمكن أن تؤدي في ظروف طبية مكلفة ومدمرة مثل السكري، وأمراض الكبد، وأمراض القلب والأوعية الدموية والسرطان، مما يجعلها منطقة هامة للقلق بالنسبة للصحة العامة 1. منطقة واحدة من البحوث التي تهدف إلى فهم ميزان استهلاك الطاقة مقابل نفقات الطاقة هي دراسة الأنسجة الدهنية البنية أو BAT. على الرغم من أن يطلق على الأنسجة الدهنية، BAT يختلف عن الشحمي الأبيض أكثر شيوعا الأنسجة (WAT) في العديد من الطرق 2. وظيفة الخلايا الشحمية البيضاء هي لتخزين الدهون الثلاثية في واحدة فجوة كبيرة الدهون في الخلايا، وإطلاق سراح هؤلاء الدهون الثلاثية كمصدر للطاقة في مجرى الدم عند الحاجة. بطريقة مختلفة جدا، وظيفة الخلايا الشحمية البنية هي لإنتاج الحرارة. آلية واحدة من قبل والذي يحدث بذلك هي من خلال التعرض للبرد. هذا يسبب زيادة في sympathetiج نشاط الجهاز العصبي، والذي بدوره ينشط BAT. عند تفعيلها، الخلايا الشحمية البنية تولد الحرارة. للقيام بذلك، فإنها تستخدم الدهون الثلاثية الواردة في العديد من الفجوات الصغيرة الدهون في الخلايا، ومن خلال وجود بروتين فك ربط 1 (UCP1) في الميتوكوندريا وفيرة، وتحويل الدهون الثلاثية إلى ركائز الأيض دون إنتاج ATP، مما أدى إلى فقدان التدهور الحتمي كما توليد الحرارة. كما يتم استنفاد الدهون الثلاثية المخزنة في الدهون الفجوات الصغيرة، وخلية شحمية يستغرق كل من الجلوكوز والدهون الثلاثية موجودة في مجرى الدم 3.

وقد ازداد الاهتمام في دراسة BAT بشكل كبير في السنوات الأخيرة نظرا لمساهمتها في غير يرتجف-توليد الحرارة، ودورها في تحوير نفقات الطاقة في الجسم، والعلاقة العكسية المحتملة بين BAT والسمنة 3-9. وبالإضافة إلى ذلك، تشير الدراسات على الحيوانات الأخيرة BAT يلعب دورا حاسما في إزالة الدهون الثلاثية والجلوكوز وROM مجرى الدم، وخصوصا بعد تناول وجبة عالية الدهون 10،11. ومع ذلك، فإن معظم ما نعرفه عن BAT هو نتيجة البحث في الثدييات الصغيرة، والتي تحتوي على العديد من مستودعات من BAT 4،9،12 - 15. وعلى الرغم من قلة الدراسات في وقت مبكر 16-18، وكان يعتقد على نطاق واسع وجود BAT في البشر لتقليل مع التقدم في العمر حتى وقت قريب عندما تم تجدد الاهتمام في دراسة BAT البشري. تشير الأبحاث الحديثة إلى أن كميات صغيرة نسبيا من BAT تستمر حتى سن البلوغ 19-24. عامل يحد إضافي لدراسة BAT هو أنه بغض النظر عن الخزعة وتلطيخ النسيجي، وطريقة لبس فيه المقبولة حاليا للكشف عن BAT هو 18 F-fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET). وعادة ما يتم الجمع بين الماسحات الضوئية PET حديثة مع التصوير المقطعي (CT) الماسح الضوئي. عندما تفعيلها من خلال التعرض للبرد، BAT يستغرق فترة تصل إلى 18 18 F-FDG امتصاص عندما BAT هو 20،21،23،25 غير نشطة. الصور CT المكتسبة خلال امتحان PET على PET-CT الماسح الضوئي مساعدة في التفريق بين الأنسجة مع ارتفاع 18 F-FDG امتصاص من خلال توفير المعلومات التشريحية. هذا الاستخدام للPET-CT التصوير يعرض هذا الموضوع للإشعاع المؤين (معظمهم من PET، على الرغم من أن جرعة من الاشعة المقطعية ليست تافهة)، وبالتالي فهي وسيلة غير مرغوب فيه للكشف عن BAT.

على الرغم من أن عدد من الدراسات حول BAT في البشر البالغين الأصحاء آخذ في الازدياد، الدراسات الحديثة من BAT الإنسان وأساسا اقتصرت على بأثر رجعي PET-CT يدرس 19،25، 26،27 الجثث الرضع الإنسان والمراهقين البشري الذين تم قبولهم في المستشفيات ل أسباب أخرى 27-30، وعدد قليل من الدراسات الإنسان من البالغين الأصحاء31-35. واحدة من التحديات مع كل من الدراسات من الأطفال والدراسات بأثر رجعي هو إمكانية النتائج تغييرها عند دراسة السكان المريض مريض، والتي قد تؤثر على BAT. بالإضافة إلى ذلك، لأن الجلوكوز ليس هو مصدر الوقود المفضل للBAT 36، ودراسات PET قد لا دائما كشف BAT تفعيلها، وبالتالي قد underrepresent وجود BAT. يرتبط صعوبة أخرى في دراسة BAT مع التصوير الطبي الحيوي لأداء تقطيع الصورة لتحديد حدود مستودعات الأنسجة. حاليا، وتجزئة من BAT في الدراسات الإنسانية في كثير من الأحيان يعتمد على درجة معينة من اليدوي تقطيع الصورة وبالتالي فهي عرضة لعدم التعرف مستودعات BAT، فضلا عن التباين بين التصنيفات.

وبسبب هذه التحديات، وتقنيات رسم الخرائط المكانية الموثوق بها التي يمكن أن تميز BAT من توزيعات WAT، جنبا إلى جنب مع أساليب تجزئة الآلي، من شأنه أن يوفر المحققين مع جديدة وقوية لرأ التي لدراسة BAT. التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لديه القدرة على تحديد ورسم الخرائط المكانية، وتقدير الحجمي للBAT، وعلى عكس النهج التصوير الموجودة الهجينة PET-CT التي تشمل جرعة مشعة للموضوع المصورة، MRI لا ينطوي على أي الإشعاعات المؤينة، ويمكن استخدامها بأمان ومرارا وتكرارا. القدرة على تحديد وقياس BAT باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي يمكن أن يكون لها تأثير إيجابي كبير على الغدد الصماء السريرية والسعي وراء سبل جديدة للبحوث السمنة. السابق MRI المياه الدهون (FWMRI) دراسات BAT في كل من الفئران والبشر تبين أن الدهون إشارة جزء (FSF) من BAT هو في حدود 40-80٪ من الدهون، في حين WAT هو فوق 90٪ من الدهون 15،26 27. وبالتالي فإننا نفترض أن هذه الكمية FWMRI متري، جنبا إلى جنب مع غيرها من المقاييس الكمية MRI، ويمكن استخدامها في العمل المستقبلي لتصور وتحديد مستودعات BAT في البشر. وهذا من شأنه تزويد المجتمع البحثي مع أداة قوية مع الذي لدراسة تأثير BAT على التقىabolism والطاقة الإنفاق من دون استخدام الإشعاع المؤين.

وتخوض جماعة بحثنا يدرس BAT في البشر البالغين على مدى السنوات الثلاث الماضية. حدث دينا أول عرض علني على استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي للتحقيق يشتبه BAT في شخص بالغ واحد موضوع الإنسان في فبراير 2012 في الجمعية الدولية للالرنين المغناطيسي في ورشة عمل الطب (ISMRM) فصل الدهون والمياه في لونغ بيتش، كاليفورنيا 37. بعد شهرين، قدمت مجموعة قيمنا FSF في BAT يشتبه في شخصين بالغين في الاجتماع السنوي ال 20 من ISMRM في ابريل نيسان عام 2012 في ملبورن، أستراليا 38. سنة واحدة في وقت لاحق في 21 الاجتماع السنوي للISMRM في أبريل 2013 في سولت لايك سيتي، يوتا، تم استخدام بروتوكول صفها في هذه المخطوطة لأول مرة (على حد علمنا) عرض عام من التصوير بالرنين المغناطيسي الكمي لوأكد PET- BAT في الإنسان البالغ يخضع 39. على وجه التحديد، قدمنا ​​الأدلة التي تظهر أن previouslوأكد ذ يشتبه BAT أن تكون BAT activatable باستخدام كل الباردة تنشيط ومعتدلة الحرارة التصوير 18 F-FDG PET-CT. منذ عام 2013، لدينا فوج من الكبار صحية على البشر المصورة مع كل من MRI و PET / CT في ظل ظروف معتدلة الحرارة الباردة وتنشيط توسعت لأكثر من 20 شخصا مع النتائج التي كان آخرها في فبراير شباط عام 2014 على ورشة العمل "استكشاف دور براون الدهون في البشر "برعاية المعاهد الوطنية للصحة NIDDK 40. على وجه التحديد، أبلغنا FWMRI FSF وR 2 * خصائص الاسترخاء في مناطق BAT فوق الترقوة أكده 18 F-FDG PET-CT في البشر البالغين، مع رويس BAT يرسم باستخدام خوارزميات تجزئة الآلي بناء على البارد تنشيط ومعتدلة الحرارة PET-CT بالاشعة. وفي الآونة الأخيرة قدمنا ​​نتائج رسم خرائط درجة الحرارة في 18 أكد F-FDG PET-CT BAT في البشر البالغين باستخدام متقدمة FWMRI قياس الحرارة 41،42.

الإجراء قدم هنا يكتسبالصورة كلا MRI و 18 بالاشعة F-FDG PET-CT حول نفس الموضوع، ولكل بعد التعرض لكلا الظروف الباردة تنشيط ومعتدلة الحرارة. وتستخدم 18 بالاشعة F-FDG PET-CT الباردة تنشيط ومعتدلة الحرارة لخلق مناطق مجزأة تلقائيا BAT الفائدة (رويس)، على أساس محدد الموضوع. ثم يتم تطبيق هذه رويس BAT إلى مسجل شارك فحوصات الرنين المغناطيسي لقياس أكدت خصائص التصوير بالرنين المغناطيسي في PET-CT BAT.

وجود قيود من هذا البروتوكول هو أن درجة حرارة الهواء تستخدم عند تعريض المواد إما إلى التحفيز الدافئ أو البارد تتفق لكل مادة. هذا هو الحد لأن درجة الحرارة التي تخضع كل الخبرات شعور دافئ أو مبردة يمكن أن تكون مختلفة. لذلك، عن طريق تشغيل جلسة محاكمة خلالها يتم ضبط درجة حرارة الهواء لتناسب استجابة الفرد، ومن ثم استخدام هذه درجات الحرارة خلال بروتوكولات معتدلة الحرارة وتفعيل الباردة، ويمكن أن يكون من الممكن الحصول على استجابات أفضلمن الأنسجة الدهنية البنية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ملاحظة: لجنة الأخلاق المحلية من هذا المعهد وافقت هذه الدراسة، وجميع المواد المقدمة مكتوبة عن علم قبل المشاركة. ليكون مؤهلا للدراسة، يجب المواضيع تتوفر الشروط التالية: لا يعرف داء السكري. لا فائدة من حاصرات بيتا أو أدوية القلق، حاليا أو في الماضي؛ لا تدخن أو تمضغ منتجات التبغ، حاليا أو في الماضي؛ لا يزيد عن 4 أكواب من الكافيين كل يوم؛ لا يزيد عن 2 أكواب من الكحول كل يوم. وإذا الأنثى، وليس حاملا أو الرضاعة الطبيعية.
ملاحظة: في هذه الدراسة، كل مشارك يخضع أربعة امتحانات: اثنان MRI واثنين من PET-CT. ويكتسب كل امتحان في يوم آخر، مع كل طريقة التصوير أجريت تحت كل معتدلة الحرارة 24.5 ± 0.7 درجة مئوية (76.2 ± 1.3 ° F)، والبرد 17.4 ± 0.5 درجة مئوية (63.4 ± 0.9 ° F) الظروف. لم يتم المقرر أن يمسح في أي تسلسل معين، مما يساعد على تقليل أي تحيز محتمل للبيانات بسبب التدفئة أو التبريدموضوع في ترتيب معين. مجموع الجرعة الإشعاعية الفعالة لواحد مسح PET-CT هي 6.4 ملي سيفرت (ميللي)، وأشعة على الموظفين يوصي إخفاق الفترة من 24 ساعة على الأقل بين كل المسح الضوئي.

1. عامة MRI السلامة والتصوير المخاوف

  1. لأن الحقل المغناطيسي الرئيسي في آلات التصوير بالرنين المغناطيسي هو دائما على، ورعاية لضمان سلامة المريض وجميع الموظفين العاملين في مجال MR. مسح كافة الكائنات المغناطيسية من هذا الموضوع، وأي الأشخاص الذين يعملون في المنطقة.
  2. طرح موضوعات خلال مرحلة التجنيد إذا كان لديهم أي معدن في أجسامهم 43. وبالإضافة إلى ذلك، لدينا موضوع إكمال عملية الفرز السلامة المغناطيسية 44 لضمان أن أي معدن في الجسم معتمد للMRI. هذا الفحص الأولي يمكن أن تساعد في القضاء على إمكانية بالتراضي موضوع الذين لا يستطيعون إكمال التصوير بالرنين المغناطيسي.
  3. بالإضافة إلى ذلك، إذا كان هناك أي معدن في جسم الشخص المعني، والذي يتوافق مع MR، وضمان عشرفي المعدن ليس بالقرب من الأنسجة من الاهتمام. وذلك لأن المعدن يمكن أن يسبب التحف تشويه صورة، الأمر الذي سيجعل من الصعب تحليل إن لم يكن مستحيلا.

2. الحصول على الموافقة المسبقة عن

  1. تلبية مع هذا الموضوع للحصول على الموافقة المسبقة الخطية. وخلال هذا الاجتماع، وتغطي كل تفاصيل هذه الدراسة، على سبيل المثال: عدد الزيارات، التزام الوقت في كل زيارة، ما المتطلبات لهذا الموضوع فيما يتعلق القيود على ممارسة و / أو المواد الغذائية، ما هذا الموضوع يمكن وما لا يمكن القيام به خلال زيارة (مثل النوم)، وأية تفاصيل أخرى. استخدام هذا الاجتماع لجدولة الزيارات لالمسح الضوئي، كما هو عادة أسهل لجدولة هذه في شخص بدلا من استخدام رسائل البريد الإلكتروني متعددة.

3. إجراءات قبل زيارة

  1. تعليمات للموضوع
    1. لمدة 24 ساعة قبل وصوله للدراسة، لديها الامتناع الموضوع من الكحول، والكافيين، والأدوية أو أي ممارسة التمارين الرياضية أو عملivity.
    2. تعليمات موضوع الصيام وتجنب أي السعرات الحرارية لمدة 8 ساعة قبل وصوله للدراسة. ويسمح موضوعات لشرب الماء.
  2. الاتصال التطوعي
    1. تذكير المتطوعين من تعليمات محددة قبل يوم من بداية إعداد 24 ساعة بهم. وهذا يخدم على حد سواء باعتبارها تذكير من الفحص، فضلا عن أنه يساعد على ضمان أن موضوع يتذكر قيود، و(أي، لا الأكل، أي ممارسة، لا الكحول، الخ.).

4. الإجراءات في يوم دراسة - لMRI

  1. درجة الحرارة التي تسيطر عليها إعداد غرفة
    1. استخدام غرفة صغيرة مثل غرفة التحكم في درجة حرارته حيث يتعرض هذا الموضوع إلى درجة الحرارة المطلوبة.
      ملاحظة: باستخدام غرفة صغيرة، فمن الممكن للحد من التدرجات درجة الحرارة في الغرفة. على سبيل المثال، حجم الغرفة المستخدمة هنا هي 7 '× 6' 8 "× 8" طويل القامة، و(373.33 قدم مكعب).
    2. إعدادغرفة لا يقل عن 60 دقيقة قبل هذا الموضوع يدخل الغرفة لإتاحة الوقت الكافي للغرفة للوصول إلى درجة حرارة مستقرة.
    3. الحفاظ على RT إما مع المحمولة وحدة تكييف الهواء ومروحة الطابق الدورية للحفاظ على الهواء بارد تداولها، أو استخدام سخان المحمولة للبرمجة، والتي تتأرجح أن تعمم الهواء الدافئ في جميع أنحاء الغرفة.
    4. إيقاف أو تقليل أي الحرارة الحالية مسيطرة تكييف الهواء أو التدفئة من الغرفة لتجنب يتعارض مع الهدف RT المطلوب من الأجهزة المحمولة.
  2. قبل دخول غرفة التحكم في درجة حرارته
    1. لديك تغيير الموضوع في شورت الطبية القياسية وقميص. إزالة الجوارب والأحذية. إذا كان الهدف من الإناث، والسماح للارتداء حمالة صدر الرياضة التي لا تحتوي على أي مواد معدنية.
    2. قياس الطول والوزن ومحيط الخصر وقياسات هذا الموضوع بعد تغيير في الملابس القياسية.
    3. قياس هذا الموضوع في درجة حرارة الجسم النقيبالجا ميزان الحرارة تحت اللسان.
  3. في غرفة التحكم في درجة حرارته
    1. توجيه هذا الموضوع لدخول غرفة التحكم في درجة حرارته. طرح هذا الموضوع على الجلوس بهدوء وعدم القيام بأي نشاط يمكن أن تغير درجة حرارة الجسم، على سبيل المثال.، وممارسة، والطباعة، أو النوم.
    2. بعد الجلوس في غرفة لمدة 1 ساعة، وقياس درجة حرارة الجسم مرة أخرى باستخدام مقياس الحرارة تحت اللسان.
    3. بعد ساعة الثانية من الجلوس في غرفة التحكم في درجة حرارته، وقياس درجة حرارة الجسم مرة أخرى باستخدام مقياس الحرارة تحت اللسان.
    4. في اليوم MRI عندما يكون الموضوع هو يجلس في غرفة باردة، واستخدام سترة البرد للحفاظ على بيئة باردة في حين يتم نقل هذا الموضوع إلى الماسح الضوئي التصوير بالرنين المغناطيسي. وضع سترة البرد حول هذا الموضوع سابق لموضوع مغادرة الغرفة التي تسيطر عليها درجة الحرارة.
    5. بعد 2 ساعة في غرفة التحكم في درجة حرارته، نقل هذا الموضوع في كرسي متحرك إلى الماسح الضوئي التصوير بالرنين المغناطيسي. استخدام كرسي متحرك للحفاظ على هذا الموضوع في إعادةlaxed، والدولة المستقرة، والتقليل من أي "الاحتباس الحراري" التي قد تحدث من المشي. بالإضافة إلى ذلك، باستخدام كرسي متحرك يساعد على تجنب أي امتصاص التتبع PET في عضلات الهيكل العظمي، على الرغم من أنه من المرجح أن يكون الحد الأدنى.
  4. بروتوكول اكتساب MRI
    1. الحصول على التصوير بالرنين المغناطيسي بالاشعة باستخدام ماسح ضوئي 3T MRI مجهزة قناة اثنين القدرة الإرسال موازية، وهو خارج الجذع كبير 16 قناة استقبال لفائف، والطاولة المعدلة.
    2. شنق الجزء الأمامي من الجذع يحصل لفائف من الجزء العلوي من تجويف الماسح الضوئي في حبال النسيج. السماح للحبال لشنق منخفضة بما يكفي لالانزلاق ضد الجسم هذا الموضوع من أجل تحقيق أقصى قدر من نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR).
    3. وضع الجزء الخلفي من الجذع يحصل لفائف في المتداول "لفائف عربة" محصورة بين طبقتين من الطاولة. كما يتحرك الجدول من خلال تجويف الماسح الضوئي، مع الاستمرار على عربة لفائف في مركز التساوي بواسطة الأشرطة التي تعلق على الماسح الضوئي يغطي على الأمامي والخلفي من رانه الماسح الضوئي تتحمل بحيث يظل العنصر فائف الخلفي ثابتة.
    4. ضع هذا الموضوع على السرير لدخول قدم الماسح الضوئي لأول مرة في موقف ضعيف.
      1. إذا كان الموضوع هو يرتدي سترة الباردة، وإزالة سترة قبل موضوع الاستلقاء.
    5. مرة واحدة الاستلقاء، والمكان على حد سواء موضوع الأسلحة داخل حقيبة مماثلة إلى وسادة، وخفض الاسلحة الى جانبي الجسم. وهذا يساعد على ضمان وضع أكتاف بطريقة مماثلة خلال كل من MRI و PET / CT الامتحانات، مما يجعل الصورة المشارك التسجيل أسهل.
      ملاحظة: السماح الموضوع إلى الاستلقاء على السرير الماسح الضوئي بشكل طبيعي، وذلك باستخدام نفس الكمية من توسيد تحت رأسه خلال كل المسح الضوئي، واستخدام كيس وسادة لدعم الأسلحة، وكلها تساعد على تقليل الاختلافات بين موضوع تحديد المواقع بين بالاشعة. أي دعم المستخدمة في الموضوع خلال المسح الضوئي واحد، على سبيل المثال وسادة تحت الركبتين أو أسفل الظهر، وينبغي دائما أن تستخدم بنفس الطريقة لعشرفي الموضوع، خلال كل من MRI و PET / CT بالاشعة.
    6. اكتساب MRI المياه الدهون (FWMRI) باستخدام متعددة كومة، متعدد شريحة، متعددة صدى المجال سريع (mFFE) الاستحواذ مع 7 رزمة من 20 شرائح المحورية، والتي تغطي من تاج الرأس إلى أعلى الفخذ. شرائح هي متجاورة مع وجود فجوة بين شرائح 0 مم.
      1. جمع FWMRI بمسح باستخدام برامج مخصصة لتمكين اقتناء 8 أصداء المكتسبة كما مجموعتين معشق من أربعة أصداء مع TR = 83 مللي ثانية، TE 1 = 1.024 مللي وΔTE فعالة = 0.779 مللي ثانية. تفاصيل أخرى بروتوكول اكتساب ما يلي: الوجه زاوية = 20º، وتحول الدهون الماء = 0.323 بكسل، قراءات أخذ العينات عرض النطاق الترددي = 1346.1 هرتز / بكسل، محوري الحقل في الطائرة نظر = 520 مم × 408 مم، استحوذت حجم فوكسل = 2 مم × 2 مم س 7.5 ملم، والترميز الحساسية (SENSE) عامل التصوير الموازي = 3 (الاتجاه الأمامي الخلفي). وتشمل مراحل إعداد لكل محطة التردد المركزي (F 0) الأمثل والأول الملئ أجل الخطية. Acquisitiفي الوقت المحدد هو 27.8 ثانية لمدة 20 شرائح.
      2. يحمل أداء التنفس لمحطات تغطي الحوض الى الكتفين مع اثنين من التنفس حاصل لكل محطة، أي، لا تحبس أنفاسك أطول من 14 ثانية. في كل موقف الجدول، واكتساب مزدوج زاوية B 1 معايرة الفحص (اكتساب الوقت 15.1 ثانية) لتمكين RF الأمثل الملئ (النسبية السعة RF والتعديلات مرحلة) لقدرة الإرسال ثنائي القناة من الماسح الضوئي.
      3. الحصول على مسح إشارة SENSE في كل موقف الجدول مع اكتساب الوقت من 12.1 ثانية. وترد أوصى المعلمات FWMRI في الجدول 1.

5. الإجراءات في يوم دراسة - لPET-CT

  1. درجة الحرارة التي تسيطر عليها إعداد غرفة
    1. استخدام غرفة صغيرة مثل غرفة التحكم في درجة حرارته حيث يتعرض هذا الموضوع إلى درجة الحرارة المطلوبة.
      ملاحظة: باستخدام غرفة صغيرة، فمن الممكن للحد من التدرجات درجة الحرارة في الغرفة. Fأو سبيل المثال، حجم الغرفة المستخدمة هنا هي 7 '× 6' 8 "× 8" طويل القامة، و(373.33 قدم مكعب).
    2. إعداد غرفة لا يقل عن 60 دقيقة قبل هذا الموضوع يدخل الغرفة لإتاحة الوقت الكافي للغرفة لتصل إلى درجة حرارة مستقرة.
    3. الحفاظ على RT إما مع المحمولة وحدة تكييف الهواء ومروحة الطابق الدورية للحفاظ على الهواء البارد المتداولة لتحقيق درجة حرارة التحفيز الباردة، أو استخدام سخان المحمولة oscaillating للحفاظ على درجة حرارة معتدلة الحرارة.
    4. إيقاف أو تقليل أي الحرارة الحالية مسيطرة تكييف الهواء أو التدفئة من الغرفة لتجنب يتعارض مع الهدف RT المطلوب من الأجهزة المحمولة.
  2. يخضع إعداد
    1. توجيه هذا الموضوع إلى جناح التصوير PET أن يكون منفذ IV توضع في اليد أو الذراع الوريد. هذا الميناء IV يسمح فني الأشعة لحقن المشع في وقت لاحق، عندما يكون الموضوع هو يجلس في غرفة التحكم في درجة حرارته.
    2. أناو هذا الموضوع هو الإناث، وإجراء اختبار الحمل مصل الدم للتأكد من أنها ليست حاملا.
      ملاحظة: للحصول على هذه الدراسة، يتطلب مجلس مراجعة داخلية اختبار الحمل أقل من 24 ساعة قبل أن PET / CT مسح يجري الحصول عليها.
  3. قبل دخول غرفة التحكم في درجة حرارته
    1. لديك تغيير الموضوع في شورت الطبية القياسية وقميص. إزالة الجوارب والأحذية. إذا كان الهدف من الإناث، والسماح للارتداء حمالة صدر الرياضة التي لا تحتوي على أي مواد معدنية.
    2. قياس الطول والوزن ومحيط الخصر وقياسات هذا الموضوع بعد تغيير في الملابس القياسية.
    3. قياس درجة حرارة الجسم موضوع باستخدام ميزان حرارة تحت اللسان.
  4. في غرفة التحكم في درجة حرارته
    1. توجيه هذا الموضوع لدخول غرفة التحكم في درجة حرارته. طرح هذا الموضوع على الجلوس بهدوء وعدم القيام بأي نشاط يمكن أن تغير درجة حرارة الجسم، على سبيل المثال، وممارسة، والطباعة، أو النوم. بعد الجلوس في غرفة لمدة 1 ساعة، وقياس درجة حرارة الجسم مرة أخرى باستخدام مقياس الحرارة تحت اللسان.
    2. في الأيام مسح PET-CT بعد الساعة الأولى في غرفة التحكم في درجة حرارته، لديها فني الأشعة بإدارة حقن Fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) عن طريق ميناء IV. ضخ 0.14 ميلي كوري / كجم (حوالي 10 ميلي كوري ل70 كجم الموضوع) 18 F-FDG. حساب الجرعة بالضبط على أساس موضوع الوزن النوعي.
    3. بعد ساعة الثانية من الجلوس في غرفة التحكم في درجة حرارته، وقياس درجة حرارة الجسم مرة أخرى باستخدام مقياس الحرارة تحت اللسان.
      ملاحظة: على عكس الأيام MRI الباردة، واستخدام سترة البرد غير ضروري على الباردة أيام PET-CT لأن يؤخذ التتبع 18 F-FDG تصل إلى BAT تفعيلها خلال حقن ساعة بعد التتبع. سوف التتبع لم يترك الأنسجة حتى إذا كان الموضوع يصبح دافئا كما هو / هي التي يجري نقلها إلى الماسح الضوئي. لذلك، لأنه من الممكن للكشف عن وجود activatإد BAT على الصور PET-CT حتى لو كان BAT لا تبقى نشطة أثناء الفحص PET-CT، وسترة البرد ليست ضرورية.
    4. بعد 2 ساعة في غرفة التحكم في درجة حرارته، نقل هذا الموضوع في كرسي متحرك إلى الماسح الضوئي PET-CT. استخدام كرسي متحرك للحفاظ على هذا الموضوع في دولة المستقرة استرخاء، والتقليل من أي "الاحتباس الحراري" التي قد تحدث من المشي. بالإضافة إلى ذلك، باستخدام كرسي متحرك يساعد على تجنب أي امتصاص التتبع PET في عضلات الهيكل العظمي، على الرغم من أنه من المرجح أن يكون الحد الأدنى.
  5. PET-CT بروتوكول اكتساب
    1. اكتساب بالاشعة PET-CT على الماسح الضوئي ديسكفري STE PET / CT (STE لتقف على الكرسي وعلاج النخبة).
    2. ضع هذا الموضوع على السرير لدخول رئيس الماسح الضوئي لأول مرة في موقف ضعيف.
    3. مرة واحدة الاستلقاء، والمكان على حد سواء موضوع الأسلحة داخل حقيبة مماثلة إلى وسادة، وخفض الاسلحة الى جانبي الجسم. وهذا يساعد على ضمان وضع أكتاف بطريقة مماثلة خلال كل منMRI و PET / CT الامتحانات، مما يجعل الصورة المشارك التسجيل أسهل.
      ملاحظة: حقل التصوير PET / CT نظر تغطي من تاج الرأس إلى منتصف الفخذ في 7-9 مواقف السرير، اعتمادا على الارتفاع الموضوع (2 دقيقة لكل موقف السرير). وترد أوصى المعلمات PET-CT في الجدول 2.

6. MRI مرحلة ما بعد المعالجة

  1. حفظ الحقيقية والمتخيلة الصور MR للخارج الخط إشارة processing.The تقاس التصوير بالرنين المغناطيسي هو كمية ناقلات مع كل من مقدار واتجاه يمكن أن تكون ممثلة على النحو عدد معقدة مع أجزاء حقيقية وخيالية. في إعداد سريرية، يتم عرض الصور حجم عادة. ومع ذلك، هناك حاجة إلى المعلومات المعقدة للتجهيز في الدهون والماء الصور.
  2. أداء المياه ثلاثي الأبعاد / فصل الدهون وR 2 * تقدير على أساس متعدد النطاق كامل الصورة الأمثل خوارزمية 45 نفذت في C ++ لكل كومة شريحة الأفراد. وعلى غرار الدهون باستخدام 9 قمم تصل> 46.
  3. تجاهل صدى الأول من كل قطار 4-صدى لتجنب التلوث المحتمل من الدوامة الحالية في الماء من الدهون نموذج معقد الإشارة.

7. PET-CT مرحلة ما بعد المعالجة

  1. تحميل البيانات CT DICOM إلى MATLAB وتحويله إلى وحدات هاونسفيلد (HU) عن تطبيق قيمة إعادة مقياس الموفر الماسح الضوئي إلى قيم البيانات.
  2. تحميل البيانات PET DICOM إلى MATLAB وتحويله إلى القيم الموحدة امتصاص (SUV) باستخدام الصيغة التالية:
    المعادلة 1
    حيث "قيمة بكسل" هو القيمة المخزنة في ملف DICOM لهذا الموقع بكسل.
    المعادلة 2
    ملاحظة: النشاط التتبع PET هي الجرعة الإجمالية النويدات المشعة، ويمكن قراءة من الصورة البيانات الوصفية (ملف رأس DICOM).
    .JPG "/>
  3. أقحم البيانات PET لديك نفس الأبعاد كما يتضح من البيانات CT.
    1. لأنه يتم الحصول PET CT والصور مع نفس سمك شريحة، نفذ الاستيفاء باستخدام وظيفة المفتاح 2-الأبعاد في الطائرة XY.

8. بيانات مرحلة ما بعد المعالجة

  1. لتحليل الصور، وشارك في تسجيل جميع أحجام صورة 4 لكل موضوع باستخدام خوارزمية تسجيل هيئة جامدة 47 عن طريق الأسلوب الآلي شبه مع وضعها في المنزل برنامج عرض 3-طائرة للتحقق من التسجيل في جميع الأبعاد الثلاثة.
  2. بسبب الصعوبات مع تسجيل حجم الصورة بالكامل في جميع نقاط الوقت الأربعة، والتركيز التسجيل في المنطقة التي تغطي الرقبة إلى قمة الرئتين. استخدام المنطقة سجلت بنجاح إلا في مزيد من معالجة البيانات.
  3. وبعد تسجيل الصورة، تحميل FWMRI، CT HU والبيانات PET SUV في MATLAB واستخدامها لتحديد المناطق BAT من الفائدة.
    ملاحظة: على غرار سابقا سنة النشرطرق ished 19،25،48 التمييز BAT باستخدام PET CT HU SUV والقيم، إلى أن تعتبر جزءا من قناع BAT، كل فوكسل في الصورة يجب أن تلبي ما يلي: تقع (1) قيمة HU في حدود: -200 <HU <-1، على حد سواء الباردة والدافئة الأشعة المقطعية. (2) SUV> 2.0 على PET البارد مسح. (3) جزء إشارة SUV [(الباردة SUV) / (الباردة SUV + SUV الدافئة)]> 0.55، أي مسح PET البارد يجب أن تولد أكثر من 55٪ من إجمالي احظ إشارة SUV في هذا فوكسل. و (4) تحتوي فقط بكسل الأمامية من التصوير بالرنين المغناطيسي، حيث يتم استخدام طريقة أوتسو من 49 إلى تصنيف بكسل الأمامية.
  4. إذا كان فوكسل يستوفي جميع هذه المعايير، وتشمل فوكسل في قناع ثنائي الهوية BAT.
  5. تطبيق الخطوات التشكل الثنائية التالية.
    1. إنشاء مصفوفة بنفس حجم الصور التي يتم معالجتها. كل الموقع المكاني في المصفوفة الجديدة هو مجموع 3D من جميع الدول المجاورة المتاخمة لها في قناع BAT الثنائي، بما في ذلك الاقطار. الحد الأقصى الصورةأم هو 26.
    2. عتبة هذه المصفوفة الجديدة لتشمل مواقع الوحيدة مع 15 أو أكثر الجيران 3D. هذه المصفوفة ثم يشكل النهائي قناع BAT ثنائي.
      ملاحظة: هذه القواعد هي كافية لأنسجة قطاع BAT، وأي تعديل آخر لقناع ضروري للقضاء على voxels غير BAT. وهذا يشكل قناعا شريحة من قبل شريحة من PET-CT أكد BAT في منطقة الكتف المسجلة المشترك.
  6. تطبيق قناع لجميع الصور المسجلة المشارك للحصول على سيارات الدفع الرباعي، HU، جزء الدهون إشارة (FSF) وR 2 * القيم في المناطق BAT، لكل من مسح الباردة والدافئة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الحصول على حد سواء MRI و PET-CT المسح على نفس الموضوع، وأداء المشارك التسجيل على جميع بالاشعة يتيح قياس موثوق به للمقاييس MRI الكمية للBAT الشكل 1 يدل على غير المجهزة الدافئة (TN) والباردة (CA) PET-CT والرنين المغناطيسي بالاشعة من موضوع واحد. من خلال الحصول على البيانات على حد سواء TN وCA PET-CT، فمن الممكن أن نميز بوضوح مستودعات BAT الباردة تفعيلها من خلال زيادة امتصاص 18 F-FDG. بعد كل أربع سنوات بمسح تسجيل المشارك (الشكل 2 و 3)، فمن الممكن لإنشاء قناع BAT موضوع معين باستخدام معايير مستمدة من الصور PET-CT، كما رأينا في الشكل (4). ومن ثم يمكن تطبيق هذا القناع إلى أربعة بالاشعة مسجلة التعاون لاكتساب مقاييس الصورة في مستودعات BAT. يتم عرض القيم التمثيلية من موضوع واحد في الجدول 1.

الشكل (1)
الشكل 1. الصور الاكليلية من الحارة (TN) والبرد (CA) بالاشعة لموضوع واحد يظهر الإسقاط PET أقصى كثافة (MIP) في مقياس الرمادية معكوس، PET / CT تراكب، CT، MRI وجزء إشارة الدهون (FSF). لاحظ زيادة 18 F-FDG امتصاص في المنطقة الترقوة (السهم الأحمر)، وكذلك أسفل العمود الفقري على مسح PET CA MIP، مشيرا إلى تنشيط الأنسجة الدهنية البنية. خط أحمر متقطع على الصورة CA CT يشير إلى منطقة الترقوة إلى مزيد من تحليلها. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الرقم شريحة المحورية 2. على مستوى الترقوة، بعد التسجيل، وزيادة 18 F-FDG امتصاص ينظر في PET CA مسح (السهام البيضاء)، يحدث في لياليالمنطقة upraclavicular من الأنسجة الدهنية على النحو الذي تحدده القيم وحدة CT هاونسفيلد. التصوير بالرنين المغناطيسي إشارة الدهون جزء (FSF) في هذه المنطقة يقع في نطاق 50-80٪، مماثلة لتلك التي من الأبحاث السابقة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. الرسوم البيانية التي تبين خطوة التسجيل. (A)، الذي صور تم تسجيلها جميعا في نفس المساحة الصورة. بعد التسجيل، وتستخدم جميع الصور الأربعة في خلق قناع BAT (B).

الشكل (4)
الشكل 4. الصور الثنائية تبين المعايير لتوليد قناع BAT. لأن considجزء الدو القناع BAT، كل فوكسل في الصورة يجب أن ترضي هذه القواعد الأربعة، كما هو محدد على أساس شريحة من قبل شريحة. إذا كان فوكسل يستوفي جميع هذه المعايير، يتم تضمينه في قناع ثنائي الهوية BAT. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

طريقة التصوير القيمة:
يعني ± 95٪ CI
معتدلة الحرارة CT [HU] -68.62 ± 9.35
CT الباردة المنشط [HU] -55.04 ± 7.72
معتدلة الحرارة PET [SUV] 0.52 ± 0.05
الباردة المنشط PET [SUV] 7.15 ± 1.16
معتدلة الحرارة FSF [٪] 41.62 ± 5.04 الباردة المنشط FSF [٪] 47.76 ± 5.15
معتدلة الحرارة R2 * [1 / ثانية] 128.22 ± 19.48
الباردة المنشط R2 * [1 / ثانية] 101.27 ± 24.92

الجدول 1. القيم العددية (يعني 95٪ الثقة الفاصل) من كل من بالاشعة الباردة تنشيط ومعتدلة الحرارة لموضوع واحد.

المعلمة توصية
عام نوع تسلسل متعددة صدى صدى سريع الميدانية (mFFE)
RF فائف انتقال التربيع الجسم
تلقي فائف
مجموع مدة المسح الضوئي (دقيقة: ثانية) 00:25 (لكل محطة الجدول)
علم الهندسة متعدد الإرسال نعم
طائرة التشريحية مستعرض
عدد شرائح 20
شريحة سمك (مم) 7.5
الفجوة بين شريحة (مم) 0
المكتسبة مصفوفة 260 X 204
مصفوفة إعادة الإعمار 288
مجال الرؤية (مم) 520 X 408
حجم فوكسل أعيد بناؤها (ملم) 1.81 X 1.82 X 7.5
SENSE نعم
تخفيض P (AP) 3
أجل مسح شريحة صعد
أضعاف خلال الاتجاه الأمامي الخلفي
الدهون الاتجاه التحول اليسار
تباين وضع المسح الضوئي متعدد شريحة
الوقت التكرار (مللي ثانية) 83
أصداء 4
معشق mFFE نعم
عدد معشق 2
الوقت الصدى (أولا) (مللي ثانية) 1.023
تباعد الوقت الصدى (مللي ثانية) 1،559
فعالية معشق صدى الزمن (مللي ثانية) 0.7793
زاوية الإثارة الوجه (درجة) 12
الملئ RF التكيف
اكتساب إشارة التصوير الموازي عامل SENSE = 3
فورييه جزئي لا
عرض النطاق الترددي / بكسل (هرتز / بكسل) 1346.1

الجدول 2. معلمات المستخدمة في التصوير بالرنين المغناطيسي للماء الدهون (FWMRI) الاستحواذ.

المعلمة توصية
وضع الاستحواذ قريب من الشمس
قطر جمع البيانات (ملم) 500
قطر إعادة الإعمار (مم) 700
زمن التعرض (ثواني) 873
الإلتواء النواة معيار
الساعة الثورة (ثانية) 0.8
عرض إيزاء واحد (مم) 1.25
عامل الملعب لولبية 1.675
مجال الرؤية - CT 512 × 512
مجال الرؤية - PET 128 × 128
شريحة سمك (مم) 3.75
حجم فوكسل أعيد بناؤها (ملم) - CT 1.37 X 1.37 X 3.75
حجم أعيد بناؤها فوكسل (مم) - PET 5.47 X 5.47 X 3.75
إجمالي عدد سليCES 299-335

الجدول 3. معلمات المستخدمة للحصول على صورة PET-CT.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

تم تصميم بروتوكول الدراسة وصفت استخدام كل معتدلة الحرارة الباردة وتنشيط PET / CT تلقائيا شريحة مستودعات BAT على أساس محدد الموضوع. هذه المناطق تتولد تلقائيا من الفائدة ومن ثم يمكن تطبيقها على كل من فحوصات الرنين المغناطيسي معتدلة الحرارة الباردة وتنشيط التي تم يشارك مسجلة لمسح PET / CT من نفس الموضوع. إلى علمنا، وهذا هو أول بحث لأداء كلا MRI و PET / CT بعد الظروف معتدلة الحرارة الباردة والمنشط على نفس البالغين الأصحاء متطوعين من البشر. الإجراء الموضح هنا يتطلب أربع زيارات، مع دورة التصوير واحد يقوم في كل يوم. من خلال مزيد من التحليل باستخدام هذه الطريقة، سيكون من الممكن تحديد خصائص MRI دقيقة من الأنسجة الدهنية البنية في البشر البالغين باستخدام مناطق أكدت PET-المصالح. وهذا من شأنه تمكين الدراسات المستقبلية لكشف وقياس BAT في البشر يحتمل أن تكون فقط باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي. وخلافا PET، والذي هو معيار الذهب فعلي الحالي للايماجBAT، والقدرة على الصورة BAT باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي أن تجنب التعرض للإشعاع جي. ان الدراسات بالإضافة إلى ذلك، استنادا MRI لBAT التي تجرى على الأطفال وكذلك الدراسات الطولية لا تنطوي على التعرض للإشعاع. لأن في كثير من الأحيان لاحظ BAT في الأفراد أصغر حجما ويرتبط عكسيا مع غيرها من مؤشرات متلازمة التمثيل الغذائي، فمن الممكن أن زيادة كتلة BAT وأو نشاط قد تقاوم السمنة 3،6،8،9،11،48،50،51. ولذلك، فإن القدرة على غير جراحية كشف وتحديد BAT يمكن أن يؤدي إلى فهم أفضل للدور الذي تلعبه BAT في السمنة والتمثيل الغذائي. ويمكن استخدام النهج القائمة على MRI-المستقبل في الدراسات الطولية لتقييم التدخلات، على سبيل المثال، الدوائية، الغذائية، أو على أساس النشاط البدني، وتستخدم لزيادة كمية أو نشاط BAT.

واحدة من الخطوات الحاسمة من هذا البروتوكول هو الحصول على تسجيل دقيق لكميات التصوير. ومن خلال تسجيل الصور أن BAT ROويتم إنتاج. وبالتالي تسجيل صورة هو مفتاح الحل. لأن 18 F-FDG امتصاص في صور PET هو منتشر نظرا لحجم فوكسل كبير نسبيا من التصوير PET مقارنة MRI، من المهم استخدام كل من PET CT SUV وHU القيم عند إنشاء قناع BAT ROI. بالإضافة إلى ذلك، باستخدام بيانات من كلا معتدلة الحرارة والظروف الباردة تنشيط، فمن الممكن لتحديد مناطق 18 F-FDG امتصاص في بالاشعة الباردة تنشيط التي لديها أكثر من 55٪ مقارنة امتصاص للشروط معتدلة الحرارة. هذا SUV حكم إشارة جزء ضروري للقضاء على الأنسجة مع SUV عالية بالمثل على كل من مسح الباردة ومعتدلة الحرارة. وهذا يساعد على الحد قناع BAT ROI لاحتواء فقط المناطق BAT، كما يتم تجاهل المناطق في مسح الباردة تفعيلها مع مستويات متساوية تقريبا من 18 F-FDG امتصاص كما في مسح معتدلة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، باستخدام قاعدة حي 15 بكسل ويهدف لالتقاط المناطق التي لديها أغلبية الجيران BAT. المفاضلة هي أنوانخفاض أعداد تجنب القضاء على المناطق الصغيرة وتآكل حواف، في حين يحتمل أن ترك voxels زائفة التي لا BAT، وسوف أعداد كبيرة تزيل الحدود والقضاء على المناطق BAT الصغيرة. في حين تنتج هذه الطريقة أقنعة من الأنسجة الدهنية البنية، فإنه لا يدعي لالتقاط بدقة كمية BAT الكامل.

واحدة من سلبيات لهذا البروتوكول البحوث هو "مقاس واحد يناسب الجميع" النهج المتبع في كل من ارتفاع درجات الحرارة وتبريد المواد. ان العمل في المستقبل تستفيد من استخدام نهج أكثر فردية لتعظيم توليد الحرارة غير يرتجف، وبالتالي تحقيق أقصى قدر من تفعيل BAT، لكل موضوع. بالإضافة إلى ذلك، تسخين تخضع لحالة معتدلة الحرارة يمكن أن تستفيد من استخدام درجة حرارة مواضيع محددة، وضمان أن BAT لم يعد في حالة نشطة على أساس فردي. تم التأكيد على الاستفادة من استخدام بروتوكولات التبريد فردية في نشر مؤخرا من قبل فان دير انس وآخرون. 52، وهو تعديل المحتملين أساسيا لتحسين هذا البروتوكول. بالإضافة إلى ذلك، تغيب عن هذا البروتوكول هو عدم وجود محاولات لتحديد الوضع دورة الطمث في الموضوعات الإناث. يمكن بسهولة أن يتم تصحيح هذا لفي الدراسات المستقبلية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
MRI Philips Achieva 3T
MRI Torso-XL coil Philips Philips SENSE XL Torso coil 16-elements
MRI X-tend Table X-Tend X-tend table, Acieva 3T compatible
X-tend armsupport X-Tend X-tend, accessories
X-tend fabricsling X-Tend X-tend, accessories
PET/CT GE Discovery STE
Portable A/C Unit Soleus Air XL-140, 14000 BTU
Floor fan Lasko Pedestal Fan 2527
Portable Heater Lasko Ceramic Air 5536
Chair Winco Lifecare Recliner 585
Sublingual Thermometer WelchAllyn SureTemp Plus 690
Cold vest Polar Products Cool58 #PCVZ
Thermal IR Camera FLUKE TIR-125

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

الطب، العدد 96، التصوير بالرنين المغناطيسي، والأنسجة الدهنية البنية، وتفعيل الباردة، الإنسان البالغ، والتصوير المياه الدهون، fluorodeoxyglucose، التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، المقطعي المحوسب
الإنسان براون الدهنية مستودعات الأنسجة مجزأة تلقائيا من قبل البوزيترون البوزيتروني / التصوير المقطعي والرنين المغناطيسي مسجل صور
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gifford, A., Towse, T. F., Walker,… More

Gifford, A., Towse, T. F., Walker, R. C., Avison, M. J., Welch, E. B. Human Brown Adipose Tissue Depots Automatically Segmented by Positron Emission Tomography/Computed Tomography and Registered Magnetic Resonance Images. J. Vis. Exp. (96), e52415, doi:10.3791/52415 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter