Waiting
Login processing...

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

Medicine

בסיס מיון רקמה האנושי בראון שומן בדיקה מחולק באופן אוטומטי על ידי פוזיטרון פליטת טומוגרפיה / טומוגרפיה ממוחשבת ורשום תמונות תהודה מגנטית

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

השיטה המוצגת כאן משתמשת 18 F-fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה / ממוחשבת (PET-CT) והדמיה שומן-מים מופרדים בתהודה מגנטית (MRI), כל שנסרקו הבא 2 חשיפה לשעת thermoneutral (24 ° C ) ותנאים קרים (17 מעלות צלזיוס) כדי למפות רקמת שומן חומה (BAT) בבני אדם בוגרים.

Abstract

אמין הבחנה רקמת שומן חומה (BAT) מרקמות אחרות בשיטת הדמיה לא פולשנית היא צעד חשוב לקראת לימודי BAT בבני אדם. גילוי BAT הוא אישר בדרך כלל על ידי הספיגה של נותב רדיואקטיבית הזריק 18 F-fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) למחסני רקמת שומן, כפי שנמדד על ידי פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה סריקות / טומוגרפיה ממוחשבת (PET-CT) לאחר שחשף את הנושא לגירוי קר . הדמיה שומן-מים מופרדים בתהודה מגנטית (MRI), יש את היכולת להבחין BAT ללא שימוש בנותב רדיואקטיבית. נכון להיום, MRI של BAT בבני אדם בוגר לא שותף רשום עם PET-CT-הופעל קר. לכן, בפרוטוקול זה משתמש 18 סריקות F-FDG PET-CT ליצור מסכת BAT, אשר לאחר מכן מוחלת על שיתוף רשום סריקות MRI של אותו הנושא באופן אוטומטי. גישה זו מאפשרת מדידה של נכסי MRI כמותי של BAT ללא פילוח ידני. מסכות BAT נוצרות משני PEסריקות T-CT: לאחר חשיפה לשעה 2 לאו thermoneutral (TN) (24 ° C) או המופעל קרה (CA) (17 ° C) תנאים. סריקות TN וCA PET-CT רשומות, ואת ערכי ספיגה סטנדרטית PET CT וHounsfield משמשים ליצירת מסכה המכילה BAT בלבד. סריקות CA וTN MRI גם נרכשות באותו הנושא ורשום לסריקות PET-CT כדי להקים מאפייני MRI כמותי בתוך מסכת BAT המוגדרת באופן אוטומטי. יתרון של גישה זו הוא שהפילוח הוא אוטומטי לחלוטין ומבוסס על שיטות מקובלות לזיהוי BAT מופעל (PET-CT). מאפייני MRI כמותי של BAT הוקמו באמצעות פרוטוקול זה יכול לשמש כבסיס ל- רק MRI בדיקת BAT שתמנע את הקרינה הקשורים PET-CT.

Introduction

עקב העלייה ניכרה בהשמנה היתר בעולם, יש התעניינות גוברת בתחומי מחקר להבנת מאזן אנרגיה. השמנת יתר יכול לגרום לבעיות רפואיות יקרות והרסניות כמו סוכרת, מחלת כבד, מחלת לב וכלי דם וסרטן, מה שהופך את האזור משמעותי של דאגה לבריאות ציבור 1. תחום אחד של מחקר שמטרתו להבין את האיזון של צריכת אנרגיה לעומת ההוצאה אנרגיה הוא המחקר של רקמת שומן חומה או BAT. למרות שכינה את רקמת שומן, BAT שונה מהרקמה הנפוצה יותר הלבנה השומן (WAT) בדרכים רבות 2. הפונקציה של תאי שומן לבנים היא לאחסן טריגליצרידים בvacuole שומנים גדול אחד לכל תא, ולשחרר טריגליצרידים אלה כמקור אנרגיה לזרם הדם בעת צורך. באופן שונה מאוד, הפונקציה של תאי שומן חומים היא לייצר חום. מנגנון אחד שבו זה מתרחש הוא באמצעות חשיפה לקור. זה גורם לעלייה בsympathetiג פעילות של מערכת עצבים, אשר בתורו מפעילה BAT. כאשר מופעל, adipocytes חום לייצר חום. לשם כך, הם משתמשים בטריגליצרידים הכלולים בvacuoles השומנים הקטן הרבים לכל תא, ובאמצעות הנוכחות של חלבון תרה 1 (UCP1) במיטוכונדריה בשפע, להמיר את הטריגליצרידים למצעים מטבולים ללא הייצור של ATP, וכתוצאה מכך אובדן entropic כיצירת חום. כטריגליצרידים מאוחסנים בvacuoles השומנים הקטן מתרוקנים, adipocyte לוקח את שניהם גלוקוז וטריגליצרידים נמצא בזרם הדם 3.

העניין בלימוד BAT גדל באופן דרמטי בשנים האחרונות בשל תרומתה לthermogenesis אינה רועד, את תפקידה בויסות ההוצאה האנרגיה של הגוף, והיחס ההפוך בין פוטנציאל BAT והשמנת 3-9. בנוסף, מחקרים בבעלי החיים אחרונים מצביעים BAT משחק תפקיד קריטי ברמות הטריגליצרידים ניקוי וf גלוקוזROM זרם הדם, במיוחד לאחר הבליעה של ארוחה עתירה שומן 10,11. עם זאת, רוב מה שאנחנו יודעים על BAT היא תוצאה של מחקר ביונקים קטנים, אשר מכילים מחסנים רבים של BAT 4,9,12 - 15. על אף כמה מוקדם לומד 16-18, הנוכחות של BAT בבני האדם שחשבו באופן נרחב כדי להפחית עם גיל עד לאחרונה, כאשר ריבית בלימוד BAT אדם כבר מחודשת. מחקרים שנערכו לאחרונה מצביעים על כך שכמויות קטנות יחסית של BAT להתמיד בבגרות 19-24. גורם נוסף המגביל ללימוד BAT הוא שחוץ מביופסיה וצביעה היסטולוגית, השיטה חד-משמעית המקובלת כיום לאיתור BAT היא 18 F-fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET). סורקי PET מודרניים משולבים בדרך כלל עם סורק טומוגרפיה ממוחשבת (CT). כאשר מופעל על ידי חשיפה לקור, BAT תופס 18 18 ספיגת F-FDG כאשר BAT הוא 20,21,23,25 לא פעילים. תמונות CT שנרכשו במהלך בחינת PET על עזרה סורק PET-CT כדי להבדיל בין רקמות עם ספיגת F-FDG גבוה 18 על ידי מתן מידע אנטומי. שימוש זה בהדמיה PET-CT חושף את הנושא לקרינה מייננת (בעיקר מPET, אם כי במינון מסריקת CT אינו זניח), ולכן שיטה לא רצויה לגילוי BAT.

למרות שמספר מחקרים על BAT בבני האדם בוגר בריאים הולכים וגדל, מחקרים שנעשה לאחרונה של BAT האנושי בעיקר הוגבלו לPET-CT למפרע לומד 19,25, גופות אדם תינוק 26,27, מתבגרים אדם שכבר אושפזו בבתי חולים ל סיבות אחרות 27 - 30, וכמה מחקרים בבני אדם של מבוגרים הבריאים31-35. אחד האתגרים עם שני המחקרים של ילדים ומחקרים רטרוספקטיביים הוא האפשרות של תוצאות שינו כאשר לומד אוכלוסיית חולים שהוא חולה, אשר עשוי להשפיע BAT. בנוסף, מכיוון שרמת סוכר הוא לא מקור הדלק המועדף של BAT 36, מחקרי PET לא תמיד לזהות BAT הופעל, ולכן עשוי underrepresent הנוכחות של BAT. קושי נוסף בלימוד BAT עם הדמיה ביו-רפואית קשור לביצוע סגמנטציה להגדיר את הגבולות של מחסני רקמה. נכון לעכשיו, פילוח של BAT במחקרים בבני אדם לעתים קרובות מסתמך על מידה מסוימת של סגמנטציה הידנית ולכן פגיע לזיהוי שגוי של מחסני BAT, כמו גם השתנות הבין-מדרג.

בגלל האתגרים הללו, טכניקות מיפוי מרחבי אמינות שיכול להבחין BAT מהפצות WAT, יחד עם שיטות פילוח אוטומטיות, יספק לחוקרים עם עוצמה חדשה לol בי ללמוד BAT. הדמיה בתהודה מגנטית (MRI) יש את היכולת לזיהוי, מיפוי מרחבי, וכימות נפח של BAT, ושלא כמו גישות קיימות היברידיות PET-CT הדמיה הכוללות מנה רדיואקטיביים לנושא הדמיה, MRI אינו כרוכה בקרינה מייננת וניתן להשתמש בבטחה ושוב ושוב. היכולת לזהות ולכמת BAT באמצעות MRI יכול להיות השפעה דרמטית חיובית על אנדוקרינולוגיה הקלינית ומרדף האחר אפיקים חדשים של מחקר השמנה. MRI שומן-מים הקודמים (FWMRI) מחקרים של BAT בשני עכברים ובני אדם מראה כי השומן-האות-החלק (FSF) של BAT הוא בטווח של 40-80 שומן%, ואילו WAT הוא מעל 90% שומן 15.26 27,. לפיכך, אנו משערים כי FWMRI מדד כמותי זה, בשילוב עם מדדי MRI כמותיים אחרים, ניתן להשתמש בו בעבודה בעתיד לחזות ולכמת מחסני BAT בבני אדם. זה יספק את קהילת המחקר עם כלי רב עוצמה שבה לבדוק את השפעתה של בת בנפגשהההוצאה abolism והאנרגיה ללא שימוש בקרינה מייננת.

קבוצת המחקר שלנו כבר לומדת BAT בבני אדם מבוגר בשלוש השנים האחרונות. ההצגה הפומבית הראשונה שלנו בשימוש ב- MRI כדי לחקור BAT חשוד בנושא האדם בוגר אחד התרחשה בפברואר 2012 בשעה האגודה הבינלאומית לתהודה מגנטית בסדנת רפואת הפרדה (ISMRM) Fat-מים בלונג ביץ ', קליפורניה 37. חודשים לאחר מכן, הקבוצה שלנו הציגה ערכי FSF בBAT חשוד בשני מבוגרים בפגישת ה -20 השנתית של ISMRM בחודש אפריל 2012 במלבורן, אוסטרליה 38. שנה אחת מאוחר יותר בישיבת -21 השנתית של ISMRM באפריל 2013 בסולט לייק סיטי, יוטה, הפרוטוקול המתואר בכתב היד הזה שימש לראשון (למיטב ידיעתנו) מצגת ציבורית של כימות MRI של PET-אישר BAT באדם בוגר מכפיף 39. באופן ספציפי, שהצגנו ראיות מראים כי previouslBAT החשוד y אושר להיות BAT activatable באמצעות שתי הדמיה 18 F-FDG PET-CT-הופעל קרה וthermoneutral. מאז שינה 2013, הקבוצה של בני אדם בוגרים ובריאים שלנו צילמה עם שני MRI וPET / CT בתנאי thermoneutral ומופעל קרים התרחב ליותר מ -20 נבדקים עם תוצאות שהוצגו לאחרונה בפברואר 2014 בשעה הסדנה "היכרות עם תפקידיו של בראון שומן בבני אדם "בחסות NIH NIDDK 40. באופן ספציפי, שדיווחנו FSF FWMRI וR 2 * תכונות הרפיה באזורים של BAT supraclavicular אושר על ידי 18 F-FDG PET-CT בבני אדם בוגר, עם ROIs BAT התווה באמצעות אלגוריתמי פילוח אוטומטיים המבוסס על PET-CT-הופעל הקר וthermoneutral סריקות. לאחרונה הצגנו תוצאות של מיפוי טמפרטורה ב -18 F-FDG PET-CT אישר BAT בבני אדם מבוגר באמצעות thermometry FWMRI המתקדם 41,42.

ההליך שהוצג כאן לרכוששל שני סריקות F-18 FDG PET-CT באותו הנושא MRI ו, כל לאחר החשיפה לשני תנאים מופעלים קרים וthermoneutral. 18 סריקות F-FDG PET-CT-הופעל קרות וthermoneutral משמשות ליצירת אזורים מפולחים באופן אוטומטי BAT של עניין (ROIs), על בסיס ספציפי לנושא. אז ROIs BAT אלה מוחלות על סריקות MRI שיתוף רשום כדי למדוד את מאפייני MRI בPET-CT אישרו BAT.

הגבלה של פרוטוקול זה היא שטמפרטורת האוויר בשימוש בעת חשיפה לנושאים או הגירוי החם או קר עולה בקנה אחד לכל נושא. זוהי מגבלה כי הטמפרטורה שבה כל חוויות נושא מרגישה חמות או צוננות יכולה להיות שונה. לכן, על ידי הפעלת הפעלת ניסוי שבמהלכו טמפרטורת האוויר מותאמת כך שתתאים לתגובתו של הפרט, ולאחר מכן באמצעות טמפרטורות אלה במהלך פרוטוקולי thermoneutral וקרה-הפעלה, זה יכול להיות אפשרי להשיג תגובות טובות יותרמרקמת השומן החומה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הערה: האתיקה המקומית ועדה של מכון זה אושר מחקר זה, וכל הנושאים המסופקים כתב הסכמה מדעת לפני ההשתתפות. כדי להיות זכאי למחקר, נושאים חייבים למלא את הדרישות הבאות: סוכרת לא ידועה; אין שימוש בחוסמי ביתא או תרופות חרדה, כיום או בעבר; לא מעשן או ללעוס מוצרי טבק, כיום או בעבר; לא יותר מ -4 כוסות של קפאין בכל יום; לא יותר מ -2 כוסות של אלכוהול בכל יום; ואם נקבה, לא בהריון או הנקה.
הערה: במחקר זה, כל משתתף עוברת ארבע בחינות: שני MRI ושני PET-CT. כל בחינה נרכשה ביום אחר, עם כל שיטת הדמיה שבוצעה תחת שני 24.5 ± 0.7 מעלות צלזיוס thermoneutral (76.2 ± 1.3 ° F), וקר 17.4 ± 0.5 מעלות צלזיוס (63.4 ± 0.9 ° F) תנאים. הסריקות לא מתוכננות בכל רצף מסוים, עוזרות למזער את הטיה אפשרית בנתונים כתוצאה מחימום או קירורנושא סדר מסוים. מינון הקרינה האפקטיבי הכולל לסריקה PET-CT אחד הוא 6.4 mSv (מיליסיוורט), ורדיולוג בצוות ממליץ תקופת מתנה של לפחות 24 שעות בין כל סריקה.

1. חששות כלליים MRI בטיחות והדמיה

  1. בגלל השדה המגנטי העיקרי במכשירי MRI הוא תמיד על, דואג להבטיח את בטיחותו של המטופל ואת כל אנשים שעובדים באזור MR. לנקות את כל אובייקטים מגנטיים מהנושא וכל אנשים שעובדים באזור.
  2. שאל נושאים בשלב הגיוס אם יש להם כל מתכת בגופם 43. בנוסף, יש לי הנושא להשלים תהליך מיון בטיחות מגנטית 44 כדי להבטיח שכל מתכת בגוף מאושרת לMRI. בדיקה ראשונית זה יכול לעזור למנוע את האפשרות של הסכמה בנושא שאינו יכול להשלים את סריקת MRI.
  3. בנוסף, אם יש מתכת בגופו של הנושא, אשר תואם עם MR, להבטיח הבמתכת הוא לא ליד הרקמות של עניין. סיבה לכך הוא מתכת יכולה לגרום לחפצי עיוות תמונה, אשר יהפוך את הניתוח קשה, אם לא בלתי אפשרי.

2. קבלת הסכמה מדעת

  1. להיפגש עם בכפוף לקבלת הסכמה מדעת בכתב. במהלך פגישה זו, לכסות את כל הפרטים של המחקר, למשל: מספר הביקורים, מחויבות הזמן לביקור, מה הדרישות הן של הנושא על מגבלות לממש ו / או מזון, מה הנושא יכול ולא יכול לעשות ב ביקור (כגון שינה), וכל פרטים אחרים. השתמש בפגישה זו כדי לתזמן את הביקורים לסריקה, כפי שהוא בדרך כלל קל יותר לתזמן באופן אישי ולא באמצעות דואר אלקטרוני מרובה.

3. נהלים לקראת ביקור

  1. הוראות לנושא
    1. למשך 24 שעות לפני שהגעתי למחקר, יש לי פזמון הנושא מאלכוהול, קפאין, תרופות או כל פעילות גופנית מאומצת או מעשהivity.
    2. הדריכו את הנושא למהיר ולהימנע מכל צריכת קלוריות במשך 8 שעות לפני שהגעתי ללימודים. נושאים מותר לשתות מים.
  2. יצירת קשר עם מתנדב
    1. להזכיר ההתנדבות של ההוראות הספציפיות ביום שלפני תחילת הכנת 24 שעות שלהם. זה משמש גם כתזכורת לסריקה, כמו גם זה עוזר להבטיח שהנושא זוכר המגבלות שלהם, (כלומר., לא אכילה, לא תרגיל, לא אלכוהול, וכו '.).

4. נוהל ביום העיון - לMRI

  1. בטמפרטורה המבוקרת חדר הכנה
    1. השתמש בחדר קטן כמו החדר בטמפרטורה מבוקרת שבהם הנושא חשוף לטמפרטורה הרצויה.
      הערה: על ידי שימוש בחדר קטן, זה אפשרי כדי למזער הדרגתיים טמפרטורה בחדר. לדוגמא, גודל החדר המשמש כאן הוא 7 "x 6" 8 "x 8 (373.33 מטרים מעוקבים) גבוהים, '.
    2. הכן אתחדר דקות לפחות 60 לפני הנושא שנכנס לחדר כדי לאפשר מספיק זמן לחדר כדי להגיע לטמפרטורה יציבה.
    3. לשמור על RT או עם מזגן נייד ומאוורר רצפה מסתובב כדי לשמור על האוויר הקריר במחזור, או באמצעות תנור נייד הניתן לתכנות, שנע להפיץ את האוויר החם סביב החדר.
    4. לבטל או למזער את התרמוסטט קיים שליטה מיזוג אוויר או חימום של החדר, כדי למנוע התנגשות עם יעד RT הרצוי של המכשירים הניידים.
  2. לפני חדר-בקרת טמפרטורה כניסה
    1. יש שינוי הנושא למכנסיים קצרים וחולצה רפואיים סטנדרטיים. הסר גרביים ונעליים. אם הנושא הוא נקבה, מאפשר לבישת חזיית ספורט שאינו מכילה מתכת כלשהי.
    2. למדוד הגובה, המשקל, ומדידות היקף מותניים של הנושא לאחר השינוי בבגדים הרגילים.
    3. למדוד usin טמפרטורת גופו של הנושאמדחום sublingual ga.
  3. בחדר בטמפרטורה המבוקרת
    1. כוון את הנושא להיכנס לחדר בטמפרטורה מבוקרת. שאל את הנושא לשבת בשקט ולא לבצע כל פעילות שיכול לשנות את טמפרטורת גוף, לדוגמא., פעילות גופנית, הקלדה, או להירדם.
    2. לאחר שישבתי בחדר במשך שעה 1, למדוד את טמפרטורת הגוף שוב באמצעות מדחום sublingual.
    3. לאחר שעה השנייה של ישיבה בחדר בטמפרטורה מבוקרת, למדוד את טמפרטורת הגוף שוב באמצעות מדחום sublingual.
    4. ביום MRI כאשר הנושא הוא יושב בחדר הקר, להשתמש אפוד קר כדי לשמור על סביבה קרה ואילו הנושא מועבר לסורק MRI. הנח את האפוד הקר על הנושא לפני הנושא שעזב את החדר בטמפרטורה מבוקרת.
    5. לאחר שעה 2 בחדר בטמפרטורה מבוקרת, להעביר את הנושא בכיסא גלגלים לסורק MRI. השתמש בכיסא הגלגלים כדי לשמור את הנושא במחדשlaxed, מדינה בישיבה, וכדי למזער את "התחממות" שעלולה להתרחש מהליכה. בנוסף, שימוש בכיסא הגלגלים עוזר למנוע ספיגה של כל נותב PET לשרירי שלד, למרות שזה היה צפוי להיות מינימאלי.
  4. MRI רכישת פרוטוקול
    1. לרכוש MRI סריקות באמצעות סורק MRI 3T מצויד ביכולת שידור מקבילה של שני ערוצים, פלג גוף עליון 16 ערוצים גדולים במיוחד לקבל סליל, ושולחן שונה.
    2. לתלות את החלק הקדמי של פלג הגוף העליון מקבל סליל מהחלק העליון של הסורק נשא במנשא בד. לאפשר קלע לתלות נמוך מספיק כדי להחליק נגד גופו של הנושא על מנת למקסם את יחס אות לרעש (SNR).
    3. הנח את החלק האחורי של פלג הגוף העליון מקבל סליל ב" עגלת סליל "מתגלגלת דחוקה בין שתי שכבות של השולחן. כשולחן עובר דרך נישא הסורק, להחזיק את עגלת הסליל בisocenter על ידי רצועות המצורפות לסורק מכסה בחלק הקדמי והאחורי של tהוא הסורק נשא כך שאלמנט הסליל האחורי נשאר נייח.
    4. מקם את הנושא על המיטה להיכנס לרגלי הסורק ראשונה במצב שכיבה.
      1. אם הנושא הוא לובש האפוד הקר, להסיר את האפוד לפני הנושא בשכיבה.
    5. ברגע שכיבה, יש את נושא המקום שני הידיים בתוך שקית דומה לציפית, ולהוריד את הנשק לשני צדדים של הגוף. הדבר מסייע להבטיח הכתפיים ממוקמות באופן דומה במהלך שני MRI וPET / CT בחינות, מה שהופך את שיתוף רישום תמונה יותר קלה.
      הערה: מתן אפשרות לנושא לשכב על מיטת הסורק באופן טבעי, תוך שימוש באותה הכמות של ריפוד מתחת לראש בכל סריקה, ושימוש בשקית הציפית לתמוך בנשק, כל מסייעת למזער הבדלים בין מיצוב הנושא בין סריקות. כל תמיכה המשמשת לנושא במהלך סריקה אחד, למשל כרית מתחת לברכיים או בגב תחתונה, יש להשתמש תמיד באותו אופן להבנושא, במהלך סריקות שני MRI וPET / CT.
    6. לרכוש MRI שומן-מים (FWMRI) באמצעות רב-ערימה רבת-פרוסה הד שדה מהיר מרובה רכישה,, (mFFE) עם 7 ערימות של 20 פרוסות ציריות, מכסות מהכתר של הראש לחלק עליון של ירך. פרוסות רציפות עם פער 0 מ"מ בין פרוסות.
      1. לאסוף FWMRI סורק באמצעות תוכנה מותאמת אישית כדי לאפשר את הרכישה של 8 הדים רכשו כשני סטים רציפים של ארבעה הדים עם TR = 83 ms, TE 1 = 1.024 ms וΔTE היעיל = .779 ms. פרטי פרוטוקול רכישה אחרים כוללים: זווית להעיף = 20º, משמרת שומן מים = .323 פיקסלים, רוחב פס דגימת קריאה = 1,346.1 הרץ / פיקסל, צירי שדה במטוס מבט = 520 מ"מ × 408 מ"מ, גודל voxel רכש = 2 מ"מ x 2 מ"מ x 7.5 מ"מ, וקידוד רגישות (SENSE) גורם הדמיה מקביל = 3 (כיוון אחורי קדמי). שלבי הכנה לכל תחנה כוללים תדר מרכזי (F 0) ייעול וshimming לינאריות מהסדר הראשון. Acquisitiבזמן היא 27.8 שניות לפרוסות 20.
      2. בצע את הנשימה מחזיקה לתחנות המכסות את האגן לכתפיים עם שתי נשימה מחזיקה לתחנה, כלומר., אין לעצור את נשימה ארוכה יותר מ -14 שניות. בכל עמדת שולחן, לרכוש סריקה כפולה זווית B 1 כיול (זמן רכישה 15.1 שניות) כדי לאפשר RF מותאם shimming (משרעת RF יחסי והתאמות שלב) ליכולת שידור שני ערוצים של הסורק.
      3. לרכוש סריקת התייחסות SENSE בכל עמדת שולחן עם זמן רכישה של 12.1 שניות. הפרמטרים FWMRI מומלצים מפורטים בטבלה 1.

5. נוהל על יום עיון - לPET-CT

  1. בטמפרטורה המבוקרת חדר הכנה
    1. השתמש בחדר קטן כמו החדר בטמפרטורה מבוקרת שבהם הנושא חשוף לטמפרטורה הרצויה.
      הערה: על ידי שימוש בחדר קטן, זה אפשרי כדי למזער הדרגתיים טמפרטורה בחדר. Fאו דוגמא, גודל החדר המשמש כאן הוא 7 "x 6" 8 "x 8 (373.33 מטרים מעוקבים) גבוהים, '.
    2. הכן את החדר לפחות 60 דקות לפני הנושא נכנס לחדר כדי לאפשר מספיק זמן לחדר כדי להגיע לטמפרטורה יציבה.
    3. לשמור על RT או עם מזגן נייד ומאוורר רצפה מסתובב כדי לשמור על האוויר הקריר במחזור כדי להשיג את טמפרטורת הגירוי הקרה, או באמצעות תנור חימום נייד oscaillating כדי לשמור על טמפרטורת thermoneutral.
    4. לבטל או למזער את התרמוסטט קיים שליטה מיזוג אוויר או חימום של החדר, כדי למנוע התנגשות עם יעד RT הרצוי של המכשירים הניידים.
  2. הכנת נושא
    1. כוון את הנושא לחבילת ההדמיה PET יש יציאת IV ממוקמת בוריד ביד או זרוע. נמל IV זה מאפשר לטכנאי הרנטגן להזריק radiotracer מאוחר יותר, כאשר הנושא הוא יושב בחדר בטמפרטורה מבוקרת.
    2. אניf הנושא הוא נקבה, לבצע בדיקת הריון בסרום דם כדי להבטיח שהיא לא בהריון.
      הערה: במחקר זה, ועדת הבדיקה הפנימית דורשת בדיקת הריון פחות מ -24 שעות לפני שרכשה את הסריקה / CT PET.
  3. לפני חדר-בקרת טמפרטורה כניסה
    1. יש שינוי הנושא למכנסיים קצרים וחולצה רפואיים סטנדרטיים. הסר גרביים ונעליים. אם הנושא הוא נקבה, מאפשר לבישת חזיית ספורט שאינו מכילה מתכת כלשהי.
    2. למדוד הגובה, המשקל, ומדידות היקף מותניים של הנושא לאחר השינוי בבגדים הרגילים.
    3. למדוד את טמפרטורת גופו של הנושא באמצעות מדחום sublingual.
  4. בחדר בטמפרטורה המבוקרת
    1. כוון את הנושא להיכנס לחדר בטמפרטורה מבוקרת. שאל את הנושא לשבת בשקט ולא לבצע כל פעילות שיכול לשנות את טמפרטורת גוף, למשל, פעילות גופנית, הקלדה, או להירדם. לאחר שישבתי בחדר במשך שעה 1, למדוד את טמפרטורת הגוף שוב באמצעות מדחום sublingual.
    2. בימי סריקת PET-CT לאחר השעה הראשונה בחדר בטמפרטורה מבוקרת, יש לי טכנאי רדיולוגיה לנהל את הזריקה של fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) דרך יציאת IV. להזריק 0.14 MCI / קילוגרם (כ -10 MCI לנושא 70 קילוגרם) של 18 F-FDG. חישוב מינון מדויק המבוסס על משקל סגולי נושא.
    3. לאחר שעה השנייה של ישיבה בחדר בטמפרטורה מבוקרת, למדוד את טמפרטורת הגוף שוב באמצעות מדחום sublingual.
      הערה: שלא כמו בימי MRI הקרים, שימוש באפוד הקר הוא מיותר בימי PET-CT קרים כי נותב 18 F-FDG הוא נלקח לBAT הופעל במהלך הזרקת הודעה נותב שעה. נותב לא יעזוב את הרקמות גם אם הנושא הופך להיות חם כמו שהוא / היא העבירה לסורק. לכן, מכיוון שניתן לזהות הנוכחות של activated BAT על תמונות PET-CT גם אם BAT לא נשאר פעיל במהלך סריקת PET-CT, האפוד הקר הוא לא הכרחי.
    4. לאחר שעה 2 בחדר בטמפרטורה מבוקרת, להעביר את הנושא בכיסא גלגלים לסורק PET-CT. השתמש בכיסא הגלגלים כדי לשמור את הנושא במצב רגוע, בישיבה, וכדי למזער את "התחממות" שעלולה להתרחש מהליכה. בנוסף, שימוש בכיסא הגלגלים עוזר למנוע ספיגה של כל נותב PET לשרירי שלד, למרות שזה היה צפוי להיות מינימאלי.
  5. PET-CT רכישת פרוטוקול
    1. לרכוש סריקות PET-CT בסורק Discovery STE PET / CT (STE מייצג לראות ופנק את העלית).
    2. מקם את הנושא על המיטה להיכנס לראש הסורק ראשון במצב שכיבה.
    3. ברגע שכיבה, יש את נושא המקום שני הידיים בתוך שקית דומה לציפית, ולהוריד את הנשק לשני צדדים של הגוף. הדבר מסייע להבטיח הכתפיים ממוקמות באופן דומה במהלך שניבחינות MRI וPET / CT, מה שהופך את תמונת שיתוף רישום קל יותר.
      הערה: תחום ההדמיה PET / CT מבט מכסה מהכתר של הראש לאמצע ירך בעמדות 7-9 מיטה, בהתאם לגובה נושא (2 דק 'למשרת מיטה). פרמטרים PET-CT מומלצים מפורטים בטבלה 2.

6. MRI הודעה עיבוד

  1. לשמור תמונות MR אמיתיות ודמיוניות לאות processing.The off-line נמדדה ב- MRI היא כמות וקטור עם שני הגודל והכיוון שיכול להיות מיוצג כמספר מורכב עם חלקים ממשיים ומדומים. במסגרת הקלינית, תמונות הגודל מוצגות בדרך כלל. עם זאת, מידע מורכב נחוץ לעיבוד לתמונות שומן ומים.
  2. בצע מים / הפרדת שומן תלת-ממדית וR 2 * הערכה מבוססת על אלגוריתם רב היקף כל-תמונת אופטימיזציה 45 מיושם ב- C ++ עבור כל מחסנית פרוסה בודדת. השומן הוא מודל באמצעות 9 פסגות עד> 46.
  3. מחק את ההד הראשון של כל רכבת 4-הד, כדי למנוע אפשרות של זיהום נוכחי אדי במודל אות מים-שומן המורכב.

7. PET-CT הודעה עיבוד

  1. נתונים DICOM CT טען לMATLAB ולהמיר יחידות Hounsfield (האוניברסיטה העברית) על ידי יישום ערך rescale שסופק על-סורק לערכי נתונים.
  2. לטעון נתונים PET DICOM לMATLAB ולהמיר לערכים חד ערכיים ספיגים (SUV) באמצעות הנוסחא הבאה:
    משוואת 1
    שבו "ערך פיקסל" הוא הערך מאוחסן בקובץ DICOM שלמיקום פיקסל.
    משוואה 2
    הערה: פעילות מעקב PET היא המינון כולל רדיונוקלידים, וניתן לקרוא ממטה-נתונים תמונה (קובץ כותרת DICOM).
    .jpg "/>
  3. לשרבב את נתוני PET ליש להם ממדים כמו נתוני CT.
    1. בגלל תמונות PET CT ונרכשות באותו העובי פרוסה, לבצע אינטרפולציה באמצעות פונקציה שגם 2-ממדית במישור XY.

8. נתונים שלאחר עיבוד

  1. כדי לנתח את התמונות, שיתוף לרשום את כל 4 כרכי התמונה-לכל נושא באמצעות אלגוריתם רישום גוף נוקשה 47 באמצעות שיטה חצי אוטומטי עם פותח בבית תוכנת תצוגת 3-מטוס כדי לוודא רישום בכל שלושת הממדים.
  2. בשל קשיים ברישום התמונה כולה בכל ארבע נקודות זמן הנפח, להתמקד רישום באזור המכסה את הצוואר לשיא של הריאות. השתמש רק באזור בהצלחה נרשם בעיבוד נתונים נוסף.
  3. לאחר רישום תמונה, לטעון FWMRI, CT HU ונתונים PET SUV לתוך MATLAB ולהשתמש בו כדי להגדיר את אזורי BAT של עניין.
    הערה: בדומה לpubl בעברשיטות ished 19,25,48 להבחין BAT באמצעות ערכי PET CT SUV וHU, כדי להיחשב חלק ממסכת BAT, כל voxel בתמונה חייב לספק את הפעולות הבאות: (1) ערך HU נופל בטווח של: -200 <HU <-1, בשתי סריקות CT קרות וחמות; (2) רכב שטח> 2.0 בPET הקר לסרוק; (3) חלק אות SUV [(קר SUV) / (SUV קר SUV + החם)]> 0.55, כלומר, סריקת PET הקרה חייבים לייצר יותר מ 55% מכלל נצפה אות SUV בvoxel ש; ו- (4) רק להכיל פיקסלים חזית מסריקת ה- MRI, שבו השיטה של Otsu 49 משמשת לסווג פיקסלים חזית.
  4. אם voxel ממלא את כל הקריטריונים הללו, כוללים voxel במסכה בינארי של זהות BAT.
  5. החל צעדי מורפולוגיה ינארי הבאים.
    1. צור מטריצה ​​באותו הגודל כמו התמונות בטיפול. כל מיקום המרחבי במטריצה ​​החדשה הוא סכום 3D של כל שכנותיה הסמוכות במסכת BAT בינארי, כוללים אלכסונים. של המרביאממ הוא 26.
    2. סף מטריצה ​​חדשה זו כדי לכלול מקומות רק עם 15 או יותר שכנים 3D. מטריצה ​​אז זה יוצרת את מסכת BAT בינארי הסופית.
      הערה: כללים אלה יש בם כדי רקמת BAT הקטע, ואין שינויים נוספים למסכה יש צורך לחסל voxels אינם BAT. זה יוצר מסכת הפרוסה-by-פרוסת PET-CT אישרה BAT באזור כתף שיתוף רשום.
  6. החל את המסכה לכל תמונות שיתוף רשום לרכוש רכב השטח, HU, חלק שומן אות (FSF) ו- R 2 * ערכים באזורי BAT, עבור שתי הסריקות קרות וחמות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

רכישת סריקות MRI והן PET-CT באותו הנושא, וביצוע שיתוף רישום על כל הסריקות מאפשרת מדידה אמינה של מדדי כמותיים MRI של BAT. איור 1 מציג (CA) PET-CT חם מעובד (TN) וקר וMRI סריקות מנושא אחד. על ידי רכישת נתונים שני TN וCA PET-CT, ניתן להבחין בבירור מחסני BAT-מופעל על ידי קרים ספיגת 18 F-FDG המוגבר. לאחר כל ארבע סריקות רישום משותף (איור 2 ו -3), ניתן ליצור מסכת BAT נושא ספציפי תוך שימוש בקריטריונים הנגזרים מתמונות PET-CT, כפי שניתן לראות באיור 4. מסכה זו לאחר מכן ניתן להחיל את ארבעת סריקות שיתוף רשום לרכוש מדדי תמונה במחסני BAT. ערכי נציג מנושא אחד מוצגים בטבלה 1.

איור 1
איור 1. תמונות עטרה מחמות (TN) וקר (CA) סריקות לנושא אחד המציג את הקרנת PET המרבית העצמה (MIP) בקנה מידה אפורה הפוכה, כיסוי PET / CT, חלק CT, MRI ואות שומן (FSF). הערה 18 הספיגה המוגברת F-FDG באזור clavicular (חץ אדום), כמו גם את עמוד השדרה בסריקת PET CA MIP, המצביעה על רקמת שומן חום פעילה. הקו האדום המקווקו בתמונת CT CA מציין את אזור clavicular להיות מנותח נוסף. לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
פרוסה איור ברמת clavicular 2. צירית, שלאחר רישום. עלתה 18 ספיגת F-FDG ראתה בCA סריקת PET (חצים לבנים), מתרחשת בשנות האזור upraclavicular של רקמת שומן, כפי שנקבעו על ידי ערכי יחידת CT Hounsfield. חלק אות שומן MRI (FSF) באזור זה נופל בטווח 50-80%, דומה לזו של מחקרים קודמים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
תרשימי איור 3. זרימה המציגים את צעד הרישום. (א), שבתמונות כל רשומות באותו מרחב התמונה. בעקבות הרישום, כל ארבע התמונות משמשות ביצירת מסכת BAT (B).

איור 4
איור 4. תמונות בינארי המציגות את הקריטריונים ליצירת מסכת BAT. כדי להיות considחלק ered של מסכת BAT, כל voxel בתמונה חייב לספק את ארבעת כללים אלה, כפי שנקבעו על בסיס פרוסה-by-פרוסה. אם voxel ממלא את כל הקריטריונים הללו, הוא נכלל במסכה בינארי של זהות BAT. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

שיטת הדמיה ערך:
ממוצע ± 95% CI
Thermoneutral CT [האוניברסיטה העברית] -68.62 ± 9.35
CT-הופעל קר [האוניברסיטה העברית] -55.04 ± 7.72
Thermoneutral PET [SUV] 0.52 ± 0.05
PET-הופעל קר [SUV] 7.15 ± 1.16
Thermoneutral FSF [%] 41.62 ± 5.04 FSF-הופעל קר [%] 47.76 ± 5.15
Thermoneutral R2 * [1 / sec] 128.22 ± 19.48
-הופעל קר R2 * [1 שניות /] 101.27 ± 24.92

1. ערכים מספריים השולחן (ממוצעים 95% CI) משתי הסריקות מופעלות קרות וthermoneutral לנושא אחד.

פרמטר המלצה
כללי סוג הרצף Multi-הד מהיר שדה אקו (mFFE)
סליל שידור RF נצב-גוף
קבל סליל
משך סריקה כולל (דקות: שניות) 0:25 (מחיר לתחנת טבלה)
גיאומטריה Multi-שידור כן
מטוס אנטומיים רוחבי
מספר פרוסות 20
עובי פרוסה (מ"מ) 7.5
פער בין פרוסה (מ"מ) 0
הנרכש מטריקס 260 x 204
מטריצת שחזור 288
שדה הראייה (מ"מ) 520 x 408
גודל משוחזר voxel (מ"מ) 1.81 x 1.82 x 7.5
SENSE כן
הפחתת P (AP) 3
כדי סריקת Slice Ascend
מקפלים מעל הכיוון קדמי-אחורי
כיוון שינוי שומן עזב
השווה מצב סריקה רב-פרוסה
זמן החזרה (ms) 83
הדים 4
משולב mFFE כן
ספירה משולבת 2
זמן הד (הראשון) (ms) 1.023
מרווח זמן הד (ms) 1.559
זמן הד רציף יעיל (ms) .7793
זווית להעיף עירור (°) 12
shimming RF Adaptive
רכישת אות הדמיה במקביל גורם SENSE = 3
פורייה חלקי לא
רוחב פס / פיקסל (Hz / פיקסל) 1,346.1

פרמטרים המשמשים לטבלה 2. MRI שומן-מים רכישה (FWMRI).

פרמטר המלצה
מצב רכישה סליל
קוטר איסוף הנתונים (מ"מ) 500
קוטר שחזור (מ"מ) 700
זמן חשיפה (שניות) 873
ליבת פיתול סטנדרטי
זמן מהפכה (שניות) 0.8
רוחב יחיד collimation (מ"מ) 1.25
גורם המגרש ספירלה 1.675
שדה הראייה - CT 512 x 512
שדה הראייה - PET 128 x 128
עובי פרוסה (מ"מ) 3.75
גודל voxel המשוחזר (מ"מ) - CT 1.37 x 1.37 x 3.75
גודל משוחזר voxel (מ"מ) - PET 5.47 x 5.47 x 3.75
מספר כולל של SLICES 299-335

פרמטרי טבלה 3. משמשים לרכישת תמונת PET-CT.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

פרוטוקול המחקר המתואר נועד להשתמש בשתי thermoneutral ומופעל הקר PET / CT באופן אוטומטי מחסני BAT קטע באופן ספציפי נושא. אזורים אלה נוצרים באופן אוטומטי מהעניין אז יכולים להיות מיושמים על שתי סריקות MRI thermoneutral ומופעל קרות אשר היו שותף רשומה לסריקות PET / CT של אותו הנושא. למיטב ידיעתנו, זהו המחקר הראשון שמבצע את שני MRI וPET / CT אחרי תנאי thermoneutral ומופעל קרים באותו מתנדב אדם הבוגר בריא. ההליך המתואר כאן דורש ארבעה ביקורים, עם פגישת הדמיה אחד שבוצעו בכל יום. באמצעות ניתוח נוסף בשיטה זו, ניתן יהיה לקבוע את המאפיינים מדויקים MRI של רקמת שומן חומה בבני האדם מבוגרים באמצעות אזורי PET-אישרו עניין. זה יאפשר מחקרים עתידיים כדי לזהות ולכמת את BAT בבני אדם שעלול להיות רק באמצעות MRI. שלא כמו PET, המהווה את תקן זהב defacto הנוכחי של מתאר לעצמיing BAT, יכולת BAT תמונה באמצעות MRI היה להימנע מחשיפה לקרינה. מחקרים בנוסף, המבוססים על MRI של BAT מעורב נושאי ילדים, כמו גם מחקרים ארוכי טווח שאינם כרוכים בחשיפה לקרינה. בגלל BAT הוא לעתים קרובות יותר שנצפה באנשים רזים יותר ומתואם באופן הפוך למדדי תסמונת המטבולית אחרים, זה אפשרי כי מסת BAT הגדלת ואו פעילות יכולה לנטרל השמנה 3,6,8,9,11,48,50,51. לכן, היכולת הלא פולשני לזהות ולכמת BAT יכול להוביל להבנה טובה יותר של מחזות התפקיד BAT בהשמנה יתר וחילוף חומרים. גישות המבוססות על MRI העתיד ניתן תהיה להשתמש במחקרים ארוכי טווח על מנת להעריך התערבויות, למשל., תרופתי, תזונה, או המבוסס על פעילות גופנית, המשמשת כדי להגדיל את הכמות או פעילות של BAT.

אחד השלבים הקריטיים של פרוטוקול זה הוא להשיג רישום מדויק של כרכי ההדמיה. זוהי דרך הרישום של התמונות שRO BATהאם מיוצרים; לכן רישום תמונה הוא מפתח. בגלל ספיגת 18 F-FDG בתמונות PET היא מפוזרת בשל גודל voxel הגדול יחסית של ההדמיה PET לעומת MRI, חשוב להשתמש בערכי שני PET CT SUV וHU בעת יצירת מסכת ROI BAT. בנוסף, על ידי שימוש בנתונים משני thermoneutral ותנאים מופעלים קרים, ניתן להגדיר את האזורים של 18 ספיגת F-FDG במופעל קרות סריקות שיש להם יותר מ -55% בהשוואה לספיגת תנאי thermoneutral. כלל חלק אות SUV זה נחוץ כדי למנוע רקמות עם SUV גבוה באופן דומה בשתי הסריקות קרות וthermoneutral. זה עוזר להגביל את מסכת ROI BAT להכיל רק אזורי BAT, כאזורים בסריקה מופעל הקרה עם רמות שווה של 18 ספיגת F-FDG כמו בסריקת thermoneutral הם התעלמו. בנוסף, באמצעות שלטון שכונת 15 פיקסל נועד ללכוד אזורים שיש להם רוב השכנים BAT. האיזון הוא שמספרים נמוכים ימנעו ביטול אזורים קטנים ונשחקו קצוות, ואילו פוטנציאל עוזבים voxels מזויפים שאינם BAT, ומספרים גבוהים ישחקו גבולות ולחסל אזורי BAT קטנים. בעוד ששיטה זו מייצרת מסכות של רקמת שומן חומה, זה לא מתיימר לתפוס את סכום BAT המלא במדויק.

אחד החסרונות בפרוטוקול מחקר זה הוא הגישה "מידה אחת מתאים לכולם" לשניהם התחממות וקירור הנושאים. עבודה בעתיד תפיק תועלת משימוש בגישה אישית יותר למקסם thermogenesis אינה רועדת, ולכן למקסם את הפעלת BAT, לכל נושא. בנוסף, חימום בכפוף לתנאי thermoneutral יכול להפיק תועלת משימוש בטמפרטורת נושא ספציפי, על מנת להבטיח כי BAT הוא כבר לא במצב פעיל על בסיס אינדיבידואלי. היתרון של שימוש בפרוטוקולי קירור אישיים הודגש בפרסום האחרון על ידי לאנס ואן דר et al. 52, והוא שינוי פוטנציאלי עיקרי לשיפור בפרוטוקול זה. בנוסף, נעדר מפרוטוקול זה הוא שלא היו ניסיונות שנעשו כדי לקבוע את מצב מחזור חודשי בנשי הנושאים. זה יכול בקלות להיות מתוקן במחקרים עתידיים.

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

רפואה גיליון 96 הדמיה בתהודה מגנטית רקמת שומן חומה קור-הפעלה אדם מבוגר הדמיה מים שומן טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה fluorodeoxyglucose, מחושבת
בסיס מיון רקמה האנושי בראון שומן בדיקה מחולק באופן אוטומטי על ידי פוזיטרון פליטת טומוגרפיה / טומוגרפיה ממוחשבת ורשום תמונות תהודה מגנטית
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