Summary
여기에 제시된 방법은 18 F-Fluorodeoxyglucose를 사용 (18 F-FDG) 양전자 방출 단층 촬영 / 전산화 단층 촬영 (PET-CT) 및 지방 물 분리 자기 공명 영상 (MRI), 각각 thermoneutral에 2 시간 노출 (24 ° C 다음 스캔 ) 및 성인 인간을 대상으로 갈색 지방 조직 (BAT)을지도하기 위해 추운 환경 (17 ° C).
Abstract
확실히 비 침습적 영상 법을 사용하는 다른 조직으로부터 갈색 지방 조직 (BAT)를 구별하는 것은 인간의 BAT를 연구하기위한 중요한 공정이다. 냉 자극에 피사체를 노광 후 양전자 방출 단층 촬영 / 전산화 단층 촬영 (PET-CT) 스캔을 측정 BAT는 일반적으로 지방 조직 저장소에 주입 된 방사성 추적자 18 F-Fluorodeoxyglucose (18 F-FDG)의 흡수에 의해 확인된다 검출하는 . 지방 - 물 분리 자기 공명 영상 (MRI)은 방사성 트레이서를 사용하지 않고 BAT를 구별하는 기능을 갖는다. 지금까지 성인 인간의 BAT의 MRI는 차가운 활성화 PET-CT와 공동 등록되지 않았습니다. 따라서,이 프로토콜은 자동으로 다음 동일한 주제의 MRI 스캔을 등록 공동에 적용되는 BAT 마스크를 생성하는 18 F-FDG PET-CT 스캔을 사용합니다. 이 방법은 설명서를 분할하지 않고 BAT의 정량적 MRI 특성의 측정을 가능하게한다. BAT 마스크는 두 PE에서 만든T-CT 검사 : 2 시간에 하나 (TN) thermoneutral (24 ° C) 또는 저온 활성화 (CA) (17 ° C) 조건에 노출 된 후. TN 및 CA PET-CT 검사는 등록 및 PET 표준화 흡수 및 CT 하운 스 필드 값은 BAT가 포함 된 마스크를 만드는 데 사용됩니다. CA와 TN MRI 스캔은 같은 주제에 인수 자동으로 정의 BAT 마스크 내에서 정량적 MRI 속성을 설정하기 위해 PET-CT 검사에 등록되어 있습니다. 이 방법의 장점은 세그먼트가 완전히 자동화되어 활성화 BAT (PET-CT)의 식별을 위해 널리 사용 방법에 기반한다는 것이다. BAT의 정량적 MRI 속성은 PET-CT와 관련된 방사선을 방지 MRI 전용 BAT 시험을위한 기초 역할을 할 수이 프로토콜을 사용하여 설정.
Introduction
세계적으로 인해 비만 현저한 상승, 에너지 균형을 이해 겨냥한 연구 분야에서 관심이 증가가있다. 비만은 공중 보건의 1에 대한 관심의 중요한 지역 만들기, 당뇨병, 간 질환, 심혈관 질환 및 암과 같은 비용이 많이 들고 파괴적인 질환이 발생할 수 있습니다. 에너지 소비에 비해 에너지 섭취의 균형을 이해하기위한 연구 영역 중 하나는 갈색 지방 조직 또는 BAT의 연구이다. 지방 조직이라하더라도, BAT는 여러 가지 방법으로 2 일반적인 흰색 지방 조직 (WAT)과 다르다. 백색 지방 세포의 기능은 셀 당 하나의 큰 지질 액포 트리글리세리드를 저장하고, 필요시 혈액 스트림으로 에너지 원으로서 이러한 트리글리세리드를 발표한다. 매우 다른 방법으로, 갈색 지방 세포의 기능은 열을 발생한다. 이런 일이 발생하는 하나의 메커니즘은 추위에 노출하는 것입니다. 이것은 sympatheti의 증가를 초래다시 BAT를 활성화 C 신경계 활동. 활성화되면 갈색 지방 세포는 열을 발생시킨다. 이렇게하기 위해, 그들은 세포 당 많은 작은 지질 액포에 함유 트리글리 세라이드를 사용하여 풍부 미토콘드리아의 언 커플 링 단백질의 존재하에 1 (UCP1)를 통하여, 엔트로피 손실의 결과로, ATP의 생산없이 대사 기판에 트리글리세리드 변환 발열 등. 작은 지질 액포에 저장 트리글리세리드가 고갈됨에 따라, 지방 세포는 혈류 3 본 포도당과 트리글리 세라이드 모두를 차지한다.
9 - 공부 BAT에 대한 관심이 극적으로 인한 비 오한 열 발생, 신체의 에너지 소비를 조절에서의 역할, 그리고 BAT 비만 (3) 사이의 잠재적 인 역의 관계에 기여에 최근 몇 년 동안 증가했다. 또한, 최근의 연구는 동물 BAT가 클리어 트리글리세리드 및 글루코스 F에 중요한 역할을 나타낸다특히 고지방 식사 섭취 10,11 다음, 혈류 ROM. 15 - 그러나, 우리는 BAT에 대한 지식의 대부분은 BAT 4,9,12의 많은 저장소를 포함하는 작은 포유 동물, 연구의 결과입니다. 몇 초 16 연구에도 불구하고 - (18), 인간의 BAT의 존재는 널리 인간 BAT 공부에 대한 관심이 갱신 된 경우 최근까지 나이와 함께 감소하는 것으로 생각되었다. (24) - 최근의 연구는 BAT의 상대적으로 적은 양이 성인이 19로 유지하는 것이 좋습니다. BAT 공부에 추가적인 제한 요소가 이격 생검 조직 학적 염색로부터, BAT를 검출하는 현재 수락 명백한 방법 F-18 fluorodeoxyglucose (F-18 FDG) 양전자 방출 단층 촬영 (PET)이다. 현대 PET 스캐너는 일반적으로 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 스캐너와 함께 결합됩니다. 추위 노출에 의해 활성화되면, BAT는 18을 차지 인 경우 20,21,23,25 18 F-FDG 흡수에 훨씬 낮은 수준에 비해 글루코스 대사 유사체이며, PET 이미지에서 보일 때 F-FDG 추적자. PET-CT 스캐너의 도움에 PET 시험 동안 획득 한 CT 영상은 해부학 적 정보를 제공하여 높은 18 F-FDG의 섭취와 조직을 구별합니다. PET-CT 영상의 사용은 (CT 스캔에서 투여 량은 무시할 아니지만, PET에서 우세) 전리 방사선에 노출 될, 따라서 BAT 검출을위한 바람직하지 않은 방법이다.
건강한 성인 인간의 BAT에 대한 연구의 수는 증가하고 있지만, 인간의 BAT의 최근의 연구는 주로 후 향적 PET-CT로 제한 한 인간의 유아 시체 26, 27, 벌써 병원에 입원 한 인간의 청소년, 19,25 연구 다른 이유 27-30, 건강한 성인의 몇 사람의 연구를31-35. BAT에 영향을 미칠 수 있습니다 아픈 환자 집단을 공부할 때 어린이와 후 향적 연구의 두 연구와 과제 중 하나는 변경된 결과의 가능성이다. 글루코오스 BAT (36)의 바람직한 연료 원이 아니기 때문에 또한, PET 연구는 항상 활성화 BAT를 감지 할 수 있으며, 따라서, BAT의 존재를 underrepresent있다. 바이오 메디컬 이미징 BAT 공부의 또 다른 어려움은 조직 저장소의 경계를 정의하는 이미지 분할을 수행에 관한 것이다. 현재까지의 연구에서 BAT의 분할은 종종 수동 이미지 분할 어느 정도에 의존하고 BAT 저장소의 오인뿐만 아니라 간 레이터 변화에 취약하다.
때문에, 자동 분할 방법과 함께, WAT 분포에서 BAT를 구별 할 수있는 강력한 새와 연구자를 제공 할 것이다 이러한 도전, 안정적인 공간 매핑 기술와 올 BAT를 연구한다. 자기 공명 영상 (MRI)은 확인, 공간 매핑 및 BAT의 체적 정량 기능을 갖고, 이미지화 된 피사체에 대한 방사성 도즈를 포함 기존 하이브리드 PET-CT 촬상 방법과 달리, MRI에는 이온화 방사선을 수반하지 않고 안전하게 사용할 수 반복. 식별 및 임상 내분비학에 큰 긍정적 인 영향과 비만 연구의 새로운 길을 추구 할 수 있습니다 MRI를 사용하여 BAT를 정량화 할 수있는 능력. 이전 지방 물 MRI (FWMRI) 생쥐와 인간 모두에서 BAT의 연구는 WAT이 90 % 지방 15,26 위에 반면 지방 신호 비율 (FSF)은 BAT의 40~80 %의 지방의 범위에있는 것을 보여 27. 따라서 우리는이 양적 FWMRI 메트릭, 다른 정량적 MRI 측정과 함께, 시각화 및 인간 BAT 저장소를 정량화하기 위해 향후 연구에 사용될 수 있다는 가설을 세웠다. 충족에이 BAT의 영향을 연구하는 강력한 도구를 사용하여 연구 커뮤니티를 제공 할 것이다이온화 방사선을 사용하지 않고, 에너지 비용 abolism.
우리의 연구 그룹은 지난 3 년 동안 성인 인간의 BAT를 공부하고있다. 성인 피험자에서 의심 BAT를 조사하기 위해 MRI의 사용에 대한 우리의 첫 번째 공개 발표는 롱 비치, 캘리포니아 (37) 의학 (ISMRM) 지방 물 분리 워크숍에서 자기 공명에 대한 국제 사회에서 2012 년 2 월 발생했습니다. 두 달 후, 우리 그룹은 멜버른, 호주 (38)에서 2012 년 4 월 ISMRM의 20 번째 연례 회의에서 두 성인 의심 BAT에 FSF 값을 제시했다. 일년 후 솔트 레이크 시티, 유타 년 4 월 2013 년 ISMRM의 21 연례 회의에서,이 원고에 기술 된 프로토콜은 PET-확인의 MRI 정량의 공개 프리젠 테이션 (우리가 아는 한에) 처음 사용되었다 성인 인간의 BAT는 39 과목. 특히, 우리는 previousl 것을 보여주는 증거를 제시Y 의심 BAT 활성화 냉간 thermoneutral 18 F-FDG PET-CT 영상을 모두 사용하여, 기동 BAT 인 것으로 확인되었다. 2013 년 이후, 건강한 성인 피험자의 우리의 코호트 thermoneutral 차가운 활성화 조건에서 MRI와 PET / CT 두 군데는 갈색 지방의 역할을 탐색 "최근 워크숍에서 2014 년 2 월 발표 결과와 함께 20 개 이상의 과목을 확대하고있다 인간의 "NIH NIDDK (40)에 의해 후원했다. 특히, 우리는 FWMRI의 FSF와 R을보고 2 * BAT의 ROI를 가진 성인 인간의 18 F-FDG PET-CT에 의해 확인 쇄골 BAT의 지역에서 휴식 속성 활성화-추위와 thermoneutral PET-CT를 기반으로 자동 분할 알고리즘을 사용하여 묘사 검색합니다. 가장 최근에 우리는 F-FDG PET-CT 고급 FWMRI의 thermometry (41, 42)를 사용하여 성인 인간 BAT 확인 18 온도 매핑의 결과를 발표했다.
절차는 여기에 제시된 취득의 MRI와 같은 주제에 대한 18 F-FDG PET-CT 스캔, 모두 각각의 차가운 활성화 thermoneutral 조건 모두에 노출 된 후. 활성화 된-추위와 thermoneutral 18 F-FDG PET-CT 스캔은 주제 특정 기준에 관심을 자동으로 분할 BAT 지역 (로아)를 만드는 데 사용됩니다. 이러한 BAT의 로아는 PET-CT에서 MRI 속성 BAT 확인 측정 할 수있는 공동 등록 MRI 검사에 적용됩니다.
이 프로토콜의 제한은 따뜻하거나 차가운 자극 하나에 주제를 노출 할 때 사용되는 공기 온도가 모든 과목에 대한 일관성이 있다는 것입니다. 각 주제 경험 따뜻한 느낌 또는 냉각되는 온도가 상이 할 수 있기 때문에 제한된다. 따라서, 공기 온도가 개인의 반응에 맞게 조정되는 동안의 시험 세션을 실행하고 thermoneutral 냉간 활성화 프로토콜 동안 이러한 고온을 사용함으로써, 개선 응답을 획득하는 것이 가능할 수도갈색 지방 조직에서.
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Protocol
참고 :이 연구소의 로컬 윤리위원회는이 연구를 승인하고, 제공하는 모든 주제는 참여에 앞서 동의를 통보하여 작성. 연구을 받기 위해서는 대상은 다음과 같은 요구 사항을 충족해야합니다 알려진 당뇨병; 베타 차단제 또는 불안 약물, 현재 또는 과거에 전혀 사용하지; 담배 또는 담배 제품, 현재 또는 과거에 씹어하지 않는다; 더 이상 카페인 하루 4 잔 이상 없다 더 이상 알코올 하루 2 잔 이상 없다 과 여성, 임신 또는 모유 수유를하지 경우.
참고 : 두 MRI와 두 개의 PET-CT : 본 연구에서는 각 참가자는 네 개의 시험을 겪는다. 각 시험은 17.4 ± 0.5 ° C (63.4 ± 0.9 ° F) 조건을 모두 thermoneutral 24.5 ± 0.7 ° C (76.2 ± 1.3 ° F)에서 수행 각 영상 기법으로, 다른 날에 인수, 차가운된다. 스캔으로 인해 가열 또는 냉각에 데이터에 대한 잠재적 인 편견을 최소화하는 데 도움을 특정 순서로 예약되지특정 순서로 될 수 있습니다. 한 PET-CT 검사에 대 한 총 유효 선량은 6.4 mSv를 (millisievert)이며, 직원의 방사선은 각 스캔 사이에 최소 24 시간의 세척주기를 권장합니다.
1. 일반 MRI 안전 및 이미징 우려
- MRI 기계의 주요 자기장이 항상 있기 때문에, 환자의 안전과 MR 지역에서 근무하는 모든 직원을 보장하기 위해주의를 기울입니다. 피사체에서 모든 자성과 분야에서 일하고있는 사람을 취소합니다.
- 그들은 자신의 몸 (43)의 금속이있는 경우 채용 단계에서 주제를 물어보십시오. 또한, 피사체가 몸의 금속이 MRI 승인 될 수 있도록 자기 안전 심사 (44)을 완료해야합니다. 이러한 초기 검사는 MRI 스캔을 완료 할 수 없습니다 주제를 동의의 가능성을 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다.
- MR과 호환되는 피사체의 몸에 금속이 존재하는 경우 또한, 제 보장금속에 관심있는 조직 근처 없습니다. 금속은 불가능하지는 않지만 분석을 어렵게 할 화상 왜곡 아티팩트를 초래할 수 있기 때문이다.
2. 동의를 구하기
- 동의서를 얻을 수있는 주제와 만나보십시오. 이 회의에서, 예를 들어, 연구의 모든 세부 사항을 포함합니다 : 요구 사항이 한계에 관한 주제의 어떤 방문 횟수, 방문 당 시간 약속을, 피사체가와시 할 수있는 것과 할 수없는 것을, 운동 및 / 또는 음식에 방문 (수면 등) 및 기타 세부 사항. 이 사람이 아닌 여러 개의 이메일을 사용하여 이러한 일정을 일반적으로 쉽게로, 주사에 대한 방문 일정을 계획하기 위해이 모임을 사용합니다.
방문 3. 절차 이전
- 주제에 대한 지침
- 이전의 연구를 위해 도착 24 시간 동안, 알코올, 카페인, 약물 또는 격렬한 운동이나 행동에서 주제 후렴이의 ivity.
- 빠른에 대한 주제를 지시 전에 연구를 위해 도착 8 시간에 대한 칼로리 섭취를 방지 할 수 있습니다. 주제는 물을 마시는 것이 허용된다.
- 자원 봉사 문의
- 그들의 24 시간 준비의 시작 전날 특정 지침의 자원 봉사를 상기시킨다. 피사체가 자신의 제한을 기억하고 있는지 확인하는 데 도움이 이것은뿐만 아니라, 스캔의 미리 알림으로 모두 제공됩니다 (예., 아니 먹고, 아니 운동, 아니 알코올, 등.).
4. 연구의 날 절차 - MRI에 대한
- 온도 제어 장소 준비
- 피사체가 원하는 온도에 노출되는 온도 조절 실 같은 작은 공간을 사용한다.
주 : 작은 방을 이용함으로써, 실내 온도 구배를 최소화하는 것이 가능하다. 예를 들어, 여기에 사용되는 객실의 크기는 7 '× 6'8 "× 8 '키가 큰 (373.33 입방 피트)입니다. - 준비안정된 온도에 도달 방 충분한 시간을 허용하기 위해 입실 피사체 이전 방 적어도 60 분.
- RT 유지하거나 휴대용 공기 조화 유닛 및 냉기 순환 또는 방 주위 따뜻한 공기를 순환시키는 진동 프로그래머블 휴대용 히터를 계속 사용 회전 플로어 팬.
- 비활성화 또는 휴대용 장치의 원하는 RT 타겟에 충돌 방지하기 위해 에어컨이나 실내의 난방을 제어하는 기존의 온도를 최소화 할 수 있습니다.
- 피사체가 원하는 온도에 노출되는 온도 조절 실 같은 작은 공간을 사용한다.
- 입력 온도 제어 룸 이전
- 표준 의료 반바지와 셔츠에 피사체의 변화가있다. 양말과 신발을 제거합니다. 피사체가 여성 인 경우, 금속을 포함하지 않는 스포츠 브라의 착용을 할 수 있습니다.
- 표준 의류로 변경 한 후 환자의 신장, 체중, 허리 둘레 측정을 측정한다.
- 환자의 체온을 측정 날기조지아 설하 온도계.
- 온도 제어 룸에서
- 온도 조절 방을 입력 할 대상을 지시. 체온, 예를 변경할 수있는 모든 작업을 수행 조용히 앉아서하지달라고 부탁합니다., 입력을 행사, 또는 잠들기.
- 한 시간 동안 방에 앉아 후 다시 설하 온도계를 이용하여 체온을 측정한다.
- 온도 조절 실에 앉아 번째 시간 후, 다시 설하 온도계를 이용하여 체온을 측정한다.
- 피사체가 냉장실에 앉아 MRI 날에, 피사체가 MRI 스캐너에 이송 될 동안 차가운 환경을 유지하기 위해 차가운 조끼를 사용한다. 온도 조절 방을 떠날 주제 전에 주제에 차가운 조끼를 놓습니다.
- 온도 조절 방에서 2 시간 후, MRI 스캐너에 휠체어에 피사체를 운반 할 것. 재에 피사체를 유지 휠체어를 사용laxed, 앉아있는 상태, 도보에서 발생할 수있는 "온난화"를 최소화합니다. 그것은 가능성이 최소화 될 것이지만 또한, 휠체어를 사용하여, 골격 근육에 PET 추적자의 흡수를 방지하는 데 도움이됩니다.
- MRI 취득 프로토콜
- MRI는 2 채널 병렬 송신 능력 구비 3T MRI 스캐너를 사용하여 스캔 획득, 초대형 16 채널 몸통 코일을 수신하고, 수정 된 탁상.
- 몸통의 앞쪽 부분은 패브릭 슬링에 스캐너 구멍의 상단에서 코일을받을 만요. 밧줄은 신호 대 잡음비 (SNR)를 최대화하기 위해 환자의 몸에 활주 충분히 낮은 중단하도록 허용.
- 몸통의 후방 부는 탁상의 두 층 사이에 개재 롤링 "코일 왜건」에서 수신 코일 배치. 테이블이 스캐너 구멍을 통해 이동하면 스캐너에 부착 된 끈으로 등각에서 코일 수레를 개최하는 것은 앞 t의 뒷면 커버후방 코일 요소가 고정되어 있도록 그는 구멍을 스캐너입니다.
- 앙와위에서 먼저 스캐너 피트를 입력 침대에 피사체를 배치합니다.
- 피사체가 차가운 조끼를 입고되면, 누워 전에 주제에 조끼를 제거합니다.
- 일단 베갯잇과 유사한 가방 안에 주제의 장소를, 두 팔을 누워, 몸의 양쪽에 팔을 낮 춥니 다. 이것은 어깨 쉽게 화상 동시 등록하게 MRI 및 PET / CT 검사 모두 동안 유사한 방식으로 위치되도록 돕는다.
참고 : 피사체가 자연스럽게 스캐너 침대에 누워 할 수 있도록 허용 각 스캔하는 동안 머리를 아래 쿠션 같은 양을 사용하고 팔을 지원하기 위해 베개 가방을 사용하여, 모든 검사 사이의 대상 위치 사이의 차이를 최소화 할 수 있습니다. 하나의 스캔 중에 피사체에 사용 상관 지지체, 예를 들면 위로 무릎 아래 베개 또는 저급은 항상 일에 대해 동일한 방법으로 표기MRI와 PET / CT 모두 스캔하는 동안 대상,에. - 허벅지에 머리의 왕관에서 다루는 20 축 조각의 7 스택과 다중 스택, 멀티 슬라이스, 여러 빠른 필드 에코 (mFFE) 인수를 사용하여 지방을 물 MRI (FWMRI)를 취득. 조각 조각 사이에 0mm 간격으로 연속이다.
- 수집 FWMRI TR = 83 MS, TE (1) = 1.024 밀리 효과적인 ΔTE = 0.779 밀리 네 개의 에코의 두 인터리브 세트로 획득 한 8 에코의 인수를 사용하려면 사용자 정의 소프트웨어를 사용하여 검색합니다. 기타 획득 프로토콜 세부 사항은 다음과 같습니다 : 플립 각도 = 20 °, 물 지방 이동 = 0.323 픽셀, 판독 샘플링 대역폭 = 1346.1 Hz에서 / 픽셀,보기 = 520mm 408mm × 인수 복셀 크기 = 2mm X 2mm의 축 평면 필드 X 7.5 mm, 감도 및 인코딩 (SENSE) 병렬 자기 공명 영상 계수 = 3 (전방, 후방 방향). 각 스테이션을위한 준비 단계는 중심 주파수 (F 0) 최적화 및 일차 선형 shimming을 포함한다. Acquisiti시간에 20 슬라이스 27.8 초이다.
- 수행 호흡, 역마다 보유 국이 두 숨을 어깨에 골반을 덮는 보유 즉., 더 숨을 보류 이상 14 초 이상 없습니다. 각 테이블의 위치에서, 스캐너의 2 채널 송신 능력 shimming 최적화 된 RF (상대 RF 진폭과 위상 조정)을 가능하게하는 듀얼 각도 B 한 교정 스캔 (획득 시간 15.1 초)를 취득.
- 12.1 초의 획득 시간과 각 테이블 위치에서 SENSE 기준 스캔을 획득. 추천 FWMRI 매개 변수는 표 1에 나열되어 있습니다.
연구의 날 (5) 절차 - PET-CT에 대한
- 온도 제어 장소 준비
- 피사체가 원하는 온도에 노출되는 온도 조절 실 같은 작은 공간을 사용한다.
주 : 작은 방을 이용함으로써, 실내 온도 구배를 최소화하는 것이 가능하다. F또는 예를 들어, 여기에 사용되는 객실의 크기는 7 '× 6'8 "× 8 '키가 큰 (373.33 입방 피트)입니다. - 적어도 60 분 전에 방 안정된 온도에 도달하도록 충분한 시간을 허용하기 위해 입실 피사체 방을 준비한다.
- RT 유지하거나 휴대용 공기 조화 유닛과 회전 플로어 팬 냉기 냉 자극을 달성하기 위해 온도 순환 또는 thermoneutral 온도를 유지하기 위해 히터 oscaillating 휴대용 계속 사용하여.
- 비활성화 또는 휴대용 장치의 원하는 RT 타겟에 충돌 방지하기 위해 에어컨이나 실내의 난방을 제어하는 기존의 온도를 최소화 할 수 있습니다.
- 피사체가 원하는 온도에 노출되는 온도 조절 실 같은 작은 공간을 사용한다.
- 주제 준비
- 손이나 팔 정맥에 배치 IV 포트를 가지고 PET 이미징 제품군에 피사체를 직접. 이 IV 포트는 피사체가 온도 조절 방에 앉아 때, 나중에 추적자를 주입 방사선과 기술자 수 있습니다.
- 나는피사체가 여성입니다 f를, 그녀는 임신하지 확인하기 위해 혈액 혈청 임신 테스트를 수행합니다.
참고 :이 연구를 위해 내부 검토위원회는 PET / CT 스캔이 인수되는 것보다 24 시간 전에 임신 테스트를 필요로한다.
- 입력 온도 제어 룸 이전
- 표준 의료 반바지와 셔츠에 피사체의 변화가있다. 양말과 신발을 제거합니다. 피사체가 여성 인 경우, 금속을 포함하지 않는 스포츠 브라의 착용을 할 수 있습니다.
- 표준 의류로 변경 한 후 환자의 신장, 체중, 허리 둘레 측정을 측정한다.
- 설하 온도계를 이용하여 환자의 체온을 측정한다.
- 온도 제어 룸에서
- 온도 조절 방을 입력 할 대상을 지시. 운동 입력, 또는 잠들기, 예를 들어, 체온을 변경할 수있는 모든 작업을 수행 조용히하지 앉아달라고 부탁합니다. 한 시간 동안 방에 앉아 후 다시 설하 온도계를 이용하여 체온을 측정한다.
- 온도 조절 방에서 첫 번째 시간 후 PET-CT 스캔 날, 방사선과 기술자가 IV 포트를 통해 Fluorodeoxyglucose (18 F-FDG)의 주사를 관리해야합니다. 0.14 mCi의 / kg (18) F-FDG의 (70kg 주제에 대한 약 10 mCi의)를 주입한다. 주제 특정 중량을 기준으로 정확한 용량을 계산합니다.
- 온도 조절 실에 앉아 번째 시간 후, 다시 설하 온도계를 이용하여 체온을 측정한다.
참고 : 18 F-FDG 추적자가 시간 후 추적 주입하는 동안 활성화 된 BAT에 흡수되기 때문에 추운 MRI 일 달리, 감기 조끼의 사용은 감기 PET-CT의 일에 필요하지 않습니다. 추적 그가 / 그녀가 스캐너로 이송됨에 따라 피사체가 따뜻해집니다 경우에도 조직을 떠나지 않을 것입니다. 이 가능하므로 따라서 activat의 존재를 검출하는BAT는 PET-CT 스캔 중에 활성 상태로 유지하지 않는 경우에도 PET-CT 영상에 에드 BAT는, 차가운 조끼가 필요하지 않습니다. - 온도 조절 방에서 2 시간 후, PET-CT 스캐너에 휠체어에 피사체를 운반 할 것. 편안한, 앉아있는 상태에서 피사체를 유지하고, 도보에서 발생할 수있는 "온난화"를 최소화하기 위해 휠체어를 사용합니다. 그것은 가능성이 최소화 될 것이지만 또한, 휠체어를 사용하여, 골격 근육에 PET 추적자의 흡수를 방지하는 데 도움이됩니다.
- PET-CT 획득 프로토콜
- 검색 인트 PET / CT 스캐너에 PET-CT 스캔 (STE는 참조 약자 엘리트 치료) 취득.
- 앙와위에서 먼저 스캐너 헤드를 입력 침대에 피사체를 배치합니다.
- 일단 베갯잇과 유사한 가방 안에 주제의 장소를, 두 팔을 누워, 몸의 양쪽에 팔을 낮 춥니 다. 이것은 어깨 모두 동안 유사한 방식으로 위치되도록 도와이미지 공동 등록 쉽게 MRI와 PET / CT 검사,.
참고 : 뷰의 PET / CT 이미징 필드는 제목의 높이에 따라 7-9 침대 위치에 허벅지 중간에 머리의 왕관에서 커버 (침대 위치 당 2 분). 추천 PET-CT의 파라미터는 표 2에 나열되어 있습니다.
6. MRI 후 처리
- MRI에 의해 측정 오프라인 processing.The 신호 실수 및 허수 MR 영상을 저장하는 실수 부와 복소수로 표현 될 수있는 크기와 방향을 모두 가진 벡터량이다. 임상 설정에서 크기의 이미지는 일반적으로 표시됩니다. 그러나, 복잡한 정보는 지방과 물에 화상 처리가 필요하다.
- 입체 물 / 지방 분리 및 각 개별 슬라이스 스택 C ++로 구현 된 멀티 스케일 전체 이미지 최적화 알고리즘 (45)에 따라 R 2 * 추정을 수행합니다. 지방은 9 피크를 사용하여 모델링
- 복잡한 물 - 지방 신호 모델에서 와전류의 오염 가능성을 피하기 위해, 각 4 에코 열차의 제 에코 폐기.
7. PET-CT 후 처리
- MATLAB 넣으 CT의 DICOM 데이터는 데이터 값에 스캐너 제공 재조정 값을 적용하여 하운 유닛 (HU)로 변환한다.
- MATLAB에 PET DICOM 데이터를로드하고 다음과 같은 공식을 사용하여 표준화 된 통풍 관 값 (SUV)로 변환 :
여기서, "픽셀 값"은 그 픽셀 위치에 대한 DICOM 파일에 저장된 값이다.
주 : PET 추적자 활동 핵종 총 투여 량이며, 메타 데이터를 이미지 (DICOM 헤더 파일)로부터 판독 될 수있다.
.JPG "/> - CT 데이터와 동일한 크기를 갖도록 PET 데이터를 보간.
- CT와 PET 영상이 같은 슬라이스 두께로 획득되기 때문에, XY 평면에서 2 차원의 스플라인 함수를 이용하여 보간을 수행한다.
8. 데이터 후 처리
- 이미지를 분석하기 위해, 자체 모두 입체적으로 등록을 확인하는 3- 평면도 소프트웨어 개발과 반 자동화 된 방법을 통해 강체 등록 알고리즘 (47)을 이용하여 대상마다 4 화상 볼륨 동시 레지스터.
- 네 시간 점에서 전체 이미지 볼륨을 등록의 어려움으로 인해 폐의 정점에 목을 덮고있는 지역에 등록을 초점을 맞추고있다. 추가 데이터 처리에 만 성공적으로 등록 영역을 사용합니다.
- 이미지 등록 후, MATLAB에 FWMRI, CT HU 및 PET SUV 데이터를로드 관심 BAT 영역을 정의하는 데 사용합니다.
참고 : 이전에 PUBL 유사(1) HU 값의 범위에 해당 될 : ished 방법 BAT 마스크의 일부로 간주되어야 할, PET SUV 및 CT HU 값을 사용 BAT를 구별 19,25,48, 이미지의 각 복셀은 다음을 만족시켜야 -200 <HU <-1, 모두 추위와 따뜻한 CT 스캔에; (2) SUV 추위 PET에> 2.0 스캔; (3) SUV 신호 비율 [(콜드 SUV) / (콜드 SUV + 따뜻한 SUV)]> 0.55, 즉, 그 복셀에서 SUV 신호 관찰이 전체의 55 % 이상을 생성해야 추위 PET 스캔; (4) 만 오츠의 방법 (49) 전경 픽셀을 분류하는 데 사용되는 MRI 스캔에서 전경 픽셀이 포함되어 있습니다. - 복셀이 모든 기준을 충족하는 경우, BAT 정체성의 이진 마스크 복셀을 포함한다.
- 다음 바이너리 형태의 단계를 적용합니다.
- 이미지가 처리되는 등의 행렬을 같은 크기로 만듭니다. 새로운 매트릭스의 각 공간 위치가 대각선을 포함한 바이너리 BAT 마스크의 모든 인접한 이웃의 3D 합계입니다. 최대의음 (26)이다.
- 이 새로운 매트릭스 임계 값은 15 개 이상의 3D 이웃과 위치 만 포함합니다. 이 행렬은 다음 최종 BAT 바이너리 마스크를 형성한다.
참고 :이 규칙은 세그먼트 BAT 조직에 충분하고, 마스크에 더 이상의 수정이 아닌 BAT 복셀을 제거 할 필요가 없습니다. 이 PET-CT의 슬라이스 마스크 공동 등록 어깨 영역 BAT를 확인 형성한다.
- 모두 추위와 따뜻한 스캔을 위해, BAT 지역의 SUV, HU, 지방 신호 비율 (FSF) 및 R 2 * 값을 얻기 위해 모든 공동 등록 이미지에 마스크를 적용합니다.
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Representative Results
동일한 주제에 MRI 및 PET-CT를 모두 검사를 취득하고, 모든 검사에 공동 등록을 수행하는 BAT의 정량적 MRI 측정의 신뢰성있는 측정을 가능하게한다. (1) 처리되지 않은 (TN) 따뜻하고 차가운 (CA) PET-CT와 MRI를 보여줍니다 하나의 주제에서 검색합니다. TN과 CA PET-CT 데이터 모두를 취득함으로써, 분명히 증가 18 F-FDG 흡수함으로써 초기 활성화 BAT 저장소를 구별하는 것이 가능하다. 후 공동 가입 네 검사 (도 2 및 3)도 4에서 알 수있는 바와 같이, 그 PET-CT 영상으로부터 유도 기준을 사용하여 특정 주제 BAT 마스크를 작성하는 것이 가능하다.이 마스크는 다음 네 가지로 적용 할 수있다 공동 등록 스캔은 BAT 저장소에서 이미지 메트릭스를 취득. 하나의 주제에서 대표 값은 표 1에 표시됩니다.
그림 역 그레이 스케일의 PET 최대 강도 투사 (MIP)를 보여주는 하나의 주제에 대한 검사 (CA) 따뜻한 (TN) 차가운 1. 관상 이미지, PET / CT 오버레이, CT 및 MRI 지방 신호 비율 (FSF). 활성화 된 갈색 지방 조직을 나타내는뿐만 아니라 CA PET MIP 스캔에 척추 아래 쇄골 지역에서 증가 된 18 F-FDG 섭취 (빨간색 화살표)를 참고. CA의 CT 이미지에 빨간색 점선 라인은 쇄골 영역이 더 분석 할 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2. 쇄골 수준의 축 조각, 후 등록.은, CA PET (흰색 화살표)를 스캔에서 볼 18 F-FDG 흡수를 증가의 발생CT 하운 스 필드 단위 값에 의해 결정되는 바와 같이 지방 조직의 영역 upraclavicular. 이 지역의 MRI 지방 신호 비율 (FSF)은 이전의 연구와 유사한 50-80% 범위에 빠진다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
등록 단계를 도시 한도 3의 흐름도. (A), 이미지가 동일한 이미지 공간에 등록되어있는. 등록 후에, 모든 4 개의 이미지는 BAT 마스크 작성 (B)에 사용된다.
BAT 마스크를 생성하기위한 조건을 나타내는도 4는 이진 이미지. consid 예정슬라이스 단위로 결정된 BAT 마스크 겹의 부분 이미지의 각 복셀은 이러한 네 규칙을 만족시켜야한다. 복셀이 모든 기준을 충족하는 경우, 그것은 BAT 정체성의 바이너리 마스크에 포함되어 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 이미징 방법 | 값 : | ||
| 95 % CI 평균 ± | |||
| Thermoneutral CT [HU] | -68.62 ± 9.35 | ||
| 초기 활성화 CT [HU] | -55.04 ± 7.72 | ||
| Thermoneutral PET [SUV] | 0.52 ± 0.05 | ||
| 초기 활성화 PET [SUV] | 7.15 ± 1.16 | ||
| Thermoneutral FSF [%] | 41.62 ± 5.04 | 초기 활성화 FSF [%] | 47.76 ± 5.15 |
| Thermoneutral R2 * [1 / 초] | 128.22 ± 19.48 | ||
| 초기 활성화 R2 * [1 / 초] | 101.27 ± 24.92 |
표 1. 수치 값은 하나의 주제에 대한 차가운 활성화 thermoneutral 검사에서 모두 (95 % 신뢰 구간을 의미).
| 매개 변수 | 추천 | |||
| 일반 | 시퀀스 유형 | 멀티 에코 빠른 필드 에코 (mFFE) | ||
| RF 송신 코일 | 직교 바디 | |||
| 코일 수신 | ||||
| 총 검사 시간 (분 : 초) | 0시 25분 (테이블 스테이션 당) | |||
| 기하학 | 다중 전송 | 예 | ||
| 해부학면 | 가로의 | |||
| 조각의 수 | (20) | |||
| 슬라이스 두께 (mm) | 7.5 | |||
| 간 슬라이스 간격 (mm) | 0 | |||
| 획득 매트릭스 | 260 X 204 | |||
| 재건 행렬 | (288) | |||
| 시야 (mm) | 520 X 408 | |||
| 복원 된 복셀 크기 (mm) | 1.81 X 1.82 X 7.5 | |||
| SENSE | 예 | |||
| P 감소 (AP) | 3 | |||
| 슬라이스 스캔 순서 | 오르다 | |||
| 폴드 오버 방향 | 전후방 | |||
| 지방 시프트 방향 | 좌회전 | |||
| 대조 | 스캔 모드 | 멀티 슬라이스 | ||
| 반복 시간 (밀리 초) | (83) | |||
| 메아리 | 4 | |||
| 인터리브 mFFE | 예 | |||
| 인터리브 수 | 이 | |||
| (첫 번째) 에코 시간 (MS) | 1.023 | |||
| 에코 시간 간격 (MS) | 1.559 | |||
| 효과적인 인터리브 에코 시간 (밀리 초) | 0.7793 | |||
| 여기 플립 각도 (°) | (12) | |||
| RF의 shimming | 적응 | |||
| 신호 획득 | 병렬 영상 | SENSE 계수 = 3 | ||
| 부분 푸리에 | 아니 | |||
| 대역폭 / 픽셀 (HZ / 픽셀) | 1346.1 | |||
지방 물 MRI (FWMRI) 인수에 사용되는 표 2. 매개 변수.
| 매개 변수 | 추천 |
| 획득 모드 | 나선형의 |
| 데이터 수집 직경 (mm) | (500) |
| 재구성 직경 (mm) | (700) |
| 노출 시간 (초) | (873) |
| 컨볼 루션 커널 | 표준 |
| 혁명의 시간 (초) | 0.8 |
| 단일 시준 폭 (mm) | 1.25 |
| 나선형 피치 요인 | 1.675 |
| 보기의 필드 - CT | 512 X 512 |
| 보기의 필드 - 애완 동물 | 128 X 128 |
| 슬라이스 두께 (mm) | 3.75 |
| 복원 된 복셀 크기 (mm) - CT | 1.37 X 1.37 X 3.75 |
| 복원 된 복셀 크기 (mm) - 애완 동물 | 5.47 X 5.47 X 3.75 |
| SLI의 총 수CES | 299-335 |
PET-CT 영상 획득을 위해 사용되는 파라미터를 표 3.
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Discussion
기술 연구 프로토콜은 thermoneutral 차가운 활성화 PET / CT를 모두 사용하도록 설계되었습니다 특정 주제에 기초하여 자동으로 세그먼트 BAT 저장소에. 관심이 자동으로 생성 지역은 동일한 주제의 PET / CT 검사에 공동으로 등록 된 모두 thermoneutral 차가운 활성화 MRI 검사에 적용 할 수 있습니다. 우리가 아는 한,이 같은 건강한 성인의 자원 봉사에 thermoneutral 차가운 활성화 조건 후 MRI 및 PET / CT를 모두 수행하는 최초의 연구이다. 여기에 설명 된 절차는 매일 수행 한 촬상 세션과 네 방문을 필요로한다. 이 방법을 사용하여 추가의 분석을 통해, 관심의 영역에서 확인 된 PET를 사용하여 성인 인간에서 갈색 지방 조직의 MRI 정확한 특성을 결정하는 것이 가능하다. 이것은 감지하고 잠재적으로 만 MRI를 사용하여 인간의 BAT를 정량화하는 미래 연구를 가능하게한다. IMAG의 현재 사실상의 황금 표준입니다 PET는 달리,BAT, 방사선 노출을 피할 것 MRI를 사용하여 이미지 BAT 할 수있는 능력을 보내고. 소아 환자를 포함하는 BAT의 또한, MRI 기반 연구뿐만 아니라 종 연구는 방사선 노출을 포함하지 않을 것이다. BAT 더 자주 희박 개인 관찰되며 다른 대사 증후군 역 인덱스와 상관되기 때문에 증가 BAT 질량과 활성 또는 비만 3,6,8,9,11,48,50,51 대항 수도있다. 따라서, 할 수있는 기능 비 침습적으로 감지하고 BAT가 비만과 대사 역할 BAT 놀이의 더 나은 이해로 이어질 수 정량화. 미래 MRI 기반 접근법은, 중재를 평가 길이 연구에 사용될 수있는 예., 약리학,식이, 또는 BAT의 양 또는 활성을 증가시키기 위해 사용될 신체 활동에 기초.
이 프로토콜의 중요한 단계 중 하나는 촬상 볼륨의 정확한 등록을 얻는 것이다. 이는 화상의 등록 통해 해당 RO BAT생산된다 따라서 이미지 등록이 핵심입니다. PET 영상에서 18 F-FDG 흡수 인한 MRI에 비해 PET 이미징의 비교적 큰 복셀의 크기로 확산이므로 BAT의 ROI 마스크를 작성할 때 PET SUV 및 CT HU 값 모두를 사용하는 것이 중요하다. 또한 thermoneutral 냉간 활성화 조건 모두에서 데이터를 사용함으로써, thermoneutral 조건에 비해 55 % 이상 흡수가 초기 활성화 스캔 18 F-FDG 흡수의 영역을 정의 할 수있다. 이 SUV 신호 분획 규칙 모두 춥고 thermoneutral 검사에 SUV와 마찬가지로 높은 조직을 제거하는 것이 필요하다. 이 thermoneutral 스캔 등 18 F-FDG 섭취의 거의 동일한 수준의 추위 활성화 스캔 영역을 무시로 만, BAT 영역을 포함하도록 제한에게 BAT 투자 수익 (ROI) 마스크를하는 데 도움이됩니다. 또한, 15 화소 근방 규칙을 사용하는 것은 이웃 BAT의 대부분이 영역을 목표로 한 것이다. 트레이드 오프는 것입니다잠재적 인 BAT없는 가짜 복셀을 유지하면서 낮은 번호, 가장자리를 작은 영역을 제거하고 부식 방지하며, 높은 번호는 경계를 침식 작은 BAT 영역을 제거합니다. 이 방법은 갈색 지방 조직의 마스크를 생산하고 있지만, 그것은 정확하게 전체 BAT 금액을 캡처 주장하지 않습니다.
이 연구 프로토콜에 대한 단점 중 하나는 온난화와 주제를 냉각 모두 "한 획일적 인"접근 방식이다. 미래의 일이 아닌 떨림 열 생산을 극대화하기 위해 더욱 개별화 된 접근 방식을 사용하여 혜택을, 따라서 각각의 주제에 대해, BAT 활성화를 극대화 할 것입니다. 또한 thermoneutral 조건 피사체를 가열하는 BAT가 개별화 기초 더 이상 활성 상태에 있음을 보장하지 피사체 특정 온도를 사용함으로써 이익을 얻을 수. 개별화 냉각 프로토콜을 사용하는 이점은 52. 반 데르 랜 등에 의한 최근의 간행물에서 강조되었다이 프로토콜을 개선하기 위해 변형 가능한 키이다. 또한,이 프로토콜은 결석 여성을 대상으로 월경주기 상태를 결정하려고 시도에는 없었다고한다. 이 쉽게 향후 연구에서 보정 할 수있다.
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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 |
References
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