Summary
מטרת עבודה זו היא לתאר את פרוטוקול ליצירת פאנטום שומן-מים מעשי יכול להיות מותאם אישית כדי לייצר מטוסי פאנטום עם אחוזי שומן שונים ואמצעי אחסון.
Abstract
כמו רקמת שומן התמונה פותחו טכניקות חדשות, שיטות לאימות כזה פרוטוקולים הופכים יותר ויותר חשובים. מטוסי פאנטום, ניסיוני עותקים משוכפלים של רקמה או איבר של עניין, לספק פתרון בעלות נמוכה, גמיש. עם זאת, ללא גישה לציוד יקר ולא מיוחדים, בניית פאנטום יציב עם שברים שומן גבוה (למשל., > 50% שומן שבר רמות כגון אלה ראה רקמת שומן חום) יכול להיות קשה בשל אופיו הידרופוביות של ליפידים. עבודה זו מציגה פרוטוקול מפורט, בעלות נמוכה ליצירת פאנטום 5 x 100 מ עם שברים השמן של 0%, 25%, 50%, 75% ו 100% באמצעות ציוד מעבדה בסיסית (פלטה, ספלים, וכו '.) ורכיבים נגיש בקלות (מים מזוקקים, אגר, מסיסים במים חומרים פעילי שטח, סודיום בנזואט, הסוכן ניגוד גדוליניום-diethylenetriaminepentacetate (DTPA), שמן בוטנים, חומרים פעילי שטח מסיסים). הפרוטוקול תוכנן להיות גמיש; זה יכול לשמש כדי ליצור פאנטום עם שברים שמנים שונים ומגוון רחב של אמצעי אחסון. מטוסי פאנטום שנוצרו באמצעות טכניקה זו הוערכו במחקר היתכנות כי בהשוואה ערכי שבר שמן שמן מים תהודה מגנטית לערכי המטרה ברוחות נבנה. מחקר זה הניב של מקדם המתאם קונקורדנציה של 0.998 (95% מרווח הביטחון: 0.972-1.00). לסיכום, מחקרים אלה מדגימים את התועלת של שמן פאנטום עבור אימות רקמת שומן הדמיה טכניקות על פני מגוון של הרלוונטית קלינית רקמות ואיברים.
Introduction
עניין לכימות רקמת שומן ותוכן הטריגליצרידים באמצעות שיטות הדמיה, כגון דימות תהודה מגנטית (MRI), משתרע על פני שדות רבים. תחומי המחקר כוללים החקירה של רקמת שומן לבן וחום מחסני חוץ רחמי לאגירת השומנים ב איברים ורקמות כגון הכבד1, הלבלב2וכן שרירי השלד3. כמו אלה טכניקות הרומן על כימות אדיפוז מפותחות, שיטות נדרשים לאשר כי הפרמטרים הדמיה תקפים עבור מחקר ויישומים קליניים.
מטוסי פאנטום, ניסיוני עותקים משוכפלים של רקמה או איבר, מספקים בעלות נמוכה, גמישות מבוקרת כלי כדי לפתח ולאמת טכניקות הדמיה4. באופן ספציפי, ניתן לבנות מטוסי פאנטום כדי להכיל שומן ומים בשבריר נפח יחס או שומן (FF) לזו של הרקמה עניין קליניים. קלינית, הערכים FF רקמות ואיברים יכולה להשתנות: FF ברקמת שומן חום נופל בין 29.7% ל- 93.9%5; הכבד הממוצע FF בחולים steatosis היא 9.0% 18.1 ±6; FF הלבלב אצל מבוגרים בסיכון לטווחים סוכרת סוג 2 בין 1.6% 22.2%7; ויש במקרים מסוימים של התקדמות המחלה, חולים עם ניוון שרירים דושן FF ערכים של כמעט 90% בכמה שרירים8.
כי מולקולות לא קוטביים כגון שומנים אינם מתמוססים היטב פתרונות מורכבים ממולקולות הקוטב כגון מים, יצירת פאנטום יציב עם מטרה גבוהה FF נותר מאתגר. בשביל FF עד 50%, קיימות שיטות רבות יכול לשמש ליצירת מים ושמן פאנטום9,10,11,12. שיטות אחרות להשיג FFs גבוה יותר בדרך כלל דורשים ציוד יקר כגון מהמגן או של תא קולי מפצל13,14. למרות הטכניקות הללו לספק מפת דרכים עבור מטוסי פאנטום FF גבוהה, ציוד אילוצים, כמויות משתנות של פרטי ניסיוני להגביל את המאמצים ליצירת מים ושמן חזקים הדירים פאנטום.
בניין על שיטות קודמות אלה, פיתחנו שיטה לבניית מטוסי פאנטום מים שמן יעיל ויציב על פני ערכים טווח להתאמה אישית של FF. פרטים זה פרוטוקול הצעדים הדרושים כדי לעשות 5 x 100 מ של שמן פאנטום עם FF ערכים של 0%, 25%, 50%, 75% ו 100% באמצעות פלטה אחת. זה יכול בקלות להיות מותאם כדי ליצור אמצעי אחסון (10 עד 200 מ"ל) השונות אחוזי שומן (0 ל- 100%). היעילות של הטכניקה פנטום הוערך היתכנות המחקר בהשוואת שומן-מים MRI FF בערכי לערכים FF היעד של הפאנטום נבנה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. מכינים את תחנת עבודה וחומרים
- מקפידים על כל כללי הבטיחות במעבדה. לענוד הגנה העין וכפפות. קרא גיליון בטיחות חומרים עבור כל אחד ריאגנטים והם זהירות הולמים. סקור את חומרי, רשימת ציוד הפרוצדורות כימיים, כלי זכוכית אמצעי זהירות.
התראה: פרוטוקול זה מחייב שימוש פלטה בטמפרטורות גבוהות. שימוש באזהרה, ללבוש כפפות חום עמיד בעת אינטראקציה עם חם מכולות ואל תגעו השטח של פלטת הבישול. - נקה את סביבת העבודה ולנקות את המשטחים עם חומר חיטוי. לשטוף את הידיים שלך, לשים כפפות.
- לעקר את כל הכלים ואת החלק הפנימי של כל הצנצנות כדי להפחית את הסיכון הפוטנציאלי של זיהום להגדיל את תוחלת החיים של הפאנטום.
הערה: אם הפאנטום ישמש עבור יותר מ כמה ימים, מדי פעם לנקות את השטח של הפאנטום השלים עם אתנול למניעת התפתחות חיידקים.
2. מכינים את הפתרון מים
- להכין את סביבת העבודה של הפתרון מים. מקם את חומרים וציוד הבאים על הספסל: בוגר צילינדר, ביקר 400 מ ל, מערבבים בר, סולם, סירות שוקלים x 2, מרית, 2 x 1.0 מ"ל מזרקים עם המחט, מים מזוקקים, הסוכן ניגוד גדוליניום-diethylenetriaminepentacetate (DTPA), חומרים פעילי שטח מסיסים במים, אגר, סודיום בנזואט.
הערה: מזרקים יכול לשמש עם או בלי מחטים. עם זאת, באמצעות מחטים לשפר את דיוק המדידה ולעזור למנוע מתיז כאשר התוכן מתווספות לפתרונות מים או שמן. - במקום בר מערבבים לתוך גביע 400 מ. השתמש גליל 100 או 200 מ ל, בוגר כדי למדוד 300 מ ל מים מזוקקים, שופכים את המים לתוך הספל. להציב את הספל על פלטת הבישול ולהגדיר ב 90 ° C עם קצב מערבבים של 100 סל"ד.
הערה: טמפרטורות גבוהות נמצאים בשימוש פרוטוקול זה כדי להשיג תוצאות מהירות. כי הפתרונות לא השאיר על פלטת הבישול במשך פרקי זמן ארוכים, הטמפרטורה קבע-נקודה על פלטת הבישול אינו משקף את הטמפרטורה של הפתרון. - להשתמש בקנה מידה המכויל למדידת g 0.30 של סודיום בנזואט לתוך סירה שוקלים. להוסיף סודיום בנזואט הפתרון מים.
- להשתמש במזרק כדי למדוד 0.6 מיליליטר חומרים פעילי שטח מסיסים במים. ודא כי ישנם אין בועות אוויר. . תחזיקי את המחט כמה מילימטרים מעל המרכז של הפתרון, ולשחרר לאט של חומרים פעילי שטח מסיסים במים כדי למנוע מתיז על קירות הספל.
- באמצעות מזרק נקי, למדוד 0.24 מ"ל של הסוכן ניגוד גדוליניום-DTPA. הוסף לזה הספל, באותה שיטה כמו שלב 2.4.
הערה: גדוליניום-DTPA משמש להתאמת מאפייני הרפיה MRI של הפאנטום לאלה של הרקמה עניין. הקורא יכול לכוונן את העוצמה של גדוליניום-DTPA נוסף כדאי להתאים את מאפייני הרפיה של הרקמה עניין. - למדוד 9.0 גר' אגר לתוך סירה השקילה. לאט לאט כפיות של אגר עם מרית לתוך. הספל עם מים.
- ברגע הכל נוספה לפתרון של מים, מעלה את הטמפרטורה פלטה עד 350 ° C ומערבבים בר מהירות ל 1100 סל ד למשך 5-10 דקות להמיס את אגר.
- כדי לבדוק אם אגר מומס, בקצרה להסיר הפתרון מים פלטת הבישול, תפסיק לערבב, ולבדוק את הצבע של הפתרון. אגר מומסת צריך להיות נקי (אין צליינים או גושים), צהוב או אמבר בצבע.
- ברגע אגר מלא מומס, השתמש מזרק או שופכים כ 3.5 מ"ל של הפתרון מים לתוך בקבוקון קטן. אם הפתרון המבחן אינו מוגדר או מפריד לאחר 5-10 דקות, אגר לא נמס. מעלה את הטמפרטורה פלטה בחזרה עד 350 ° C ולהמשיך חימום הפתרון.
- חזור על שלב 2.8 עד המים פתרון בערכות המבחנה מבחן כראוי.
- להשאיר את הפתרון מים על פלטת הבישול-50 ° C ו 100 סל"ד. לנקות את שטח העבודה ולהתכונן הפתרון שמן.
- להסיר את החומרים הבאים מן הספסל: גודל, 2 x שוקלים סירות מרית, 2 x 1.0 מ"ל מזרקים עם המחט (משמש), מים מזוקקים, הסוכן ניגוד גדוליניום-DTPA, חומרים פעילי שטח מסיסים במים, אגר, סודיום בנזואט.
- מקם את חומרים וציוד הבאים על הספסל: ביקר 400 מ ל (נקי), מערבבים בר (נקי), 2.0 mL מזרק עם מחט, שמן בוטנים, חומרים פעילי שטח מסיסים.
3. שמן פתרון
- במקום בר חדש מערבבים לתוך גביע נקי 400 מ. השתמש משורה של כדי למדוד 300 מ של שמן בוטנים ויוצקים לתוך הספל. להסיר את. הספל המכיל את הפתרון מים ומניחים את הספל פתרון שמן על פלטת הבישול. הגדר 90 ° C עם קצב מערבבים של 100 סל"ד עבור 1 דקות.
הערה: שמן בוטנים משמש כי יש לו מגוון תהודה מגנטית גרעינית דומה בהשוואה טריגליצרידים רקמת שומן אנושי15.- אין להשאיר את השמן על פלטת הבישול ללא התערבות. אם השמן חם מדי ומתחיל לעשן, להסיר אותו פלטת הבישול ולהפחית את הטמפרטורה לפני שחזר את השמן פלטת הבישול.
- מודדים מ 3.0 ל חומרים פעילי שטח מסיסים עם מזרק נקי. תוך שימוש באותה טכניקה שמתואר בשלב 2.4, להוסיף את חומרים פעילי שטח מסיסים כשהספל. הגדר פלטת הבישול 150 ° C ו 1100 סל ד במשך 5 דקות לערבב באופן מלא את הפתרון שמן.
- . קח את הפתרון שמן את פלטת הבישול ולנקות את סביבת העבודה לקראת יצירת הפאנטום.
- להסיר את החומרים הבאים מן הספסל: 2.0 mL מזרק עם מחט (משמש), שמן בוטנים, חומרים פעילי שטח מסיסים.
- מקם את חומרים וציוד הבאים על הספסל: 250 מ ל Erlenmeyer את הבקבוק, מערבבים בר (נקי), פיפטות נפחי בעל נפח פיפטה, צנצנות זכוכית 5 x 120 מ"ל.
4. ליצור אמולסיה פנטום
- להכין פיפטות הנפחי עבור פתרונות מים ושמן. פיפטות אמור לשמש רק עם פתרון בהתאמה שלהם למניעת זיהום צולב.
- התאמה לגודל פיפטה לאמצעי האחסון בשימוש בפרוטוקול. לדוגמה, השתמש פיפטות נפח 2 x 50 מ"ל (50 מ ל מים פתרון + 50 מ ל שמן פתרון) כדי ליצור 100 מל פנטום עם מטרה FF של 50% שומן.
- להציב את הפתרון מים על פלטת הבישול ולהגדיר פלטת הבישול עד 300 ° C ו 1100 סל ד. לאחר 4-5 דקות, לכבות את בחישה.
- באמצעות פיפטה של נפחי, בדוק אם הפתרון מים הוא מוכן לחילוץ מאת חלקית ממלא את פיפטה כמות קטנה (5-10 מ ל) של הפתרון ושחרור בחזרה לתוך הספל. אם הפתרון המים יכול להיות בקלות להסיר שוחרר ללא שאריות מופרז ב פיפטה, נעבור לשלב הבא, אחרת, להשאיר את זה על פלטת הבישול ולבדוק שוב בעוד 2-3 דקות.
הערה: מרכיבי הפתרון מים הם רגישים יותר הגדרת ומפריד, כך שעדיף לשמור את הפתרון מים מלהיב ו/או חם לעיתים קרובות ככל האפשר. אם הפתרון מים הוא לא חימם ונסערת לפני העברת, זה יהיה קשה מאוד למדוד כרכים מדויקת בשל הנטייה של אגר יקפאו כשהוא מקורר. - בזהירות להוסיף בר נקי מערבבים 250 מ ל Erlenmeyer את הבקבוק. לקחת את הפתרון מים את פלטת הבישול, למדוד את עוצמת הקול הנכון (טבלה 2), להעביר אותו הבקבוק Erlenmeyer.
- להציב את הפתרון שמן על פלטת הבישול ולהגדיר ב 90 ° C ו- 1100 סל ד כדי להבטיח שהתמיסה אחידה. לאחר 1-2 דקות, להסיר את הפתרון שמן פלטת הבישול ולהחליף אותו עם הבקבוק Erlenmeyer.
- למדוד את הכמות הנכונה של הפתרון שמן (טבלה 2) ולהוסיף לאט לאט הפתרון מים ב. הבקבוק Erlenmeyer.
- לאחר כל פתרון שמן נוספה, מעלה את הטמפרטורה עד 300 ° C ולתחזק את ערבוב ב 1100 סל ד. מערבבים פתרונות משולבים עבור 4-5 דקות (שם צריך להיות מערבולת מהבר stir). האמולסיה להיות לבן, בעל מרקם קרמי.
- השתמש רטריבר בר מערבבים מגנטי כדי להסיר הבר מערבבים.
הערה: רטריבר בר מערבבים אמור לשמש כדי להסיר בפסי מערבבים כל אמולסיות בעתיד. לנקותו ביסודיות בין כל שימוש. - להשתמש בזהירות שופכים את התערובת בתוך הבקבוק Erlenmeyer לתוך צנצנת זכוכית נקי 120 מ ל כפפות חום עמיד. מוזגים את התערובת בצד צנצנת הזכוכית כדי למנוע בועות התערובת כשהיא מתקררת.
- לנקות את הבקבוק Erlenmeyer ובר -מערבבים ולאחר מכן חזור על שלבים 4.2-4.8, התאמת הסכומים של פתרונות מים ושמן, עד כל מטוסי פאנטום נוצרים.
הערה: ודא שהזכוכית מגניב לפני ניקוי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
אם הפתרון מים הוכן כראוי, כמות קטנה של הפתרון צריך ולריפויו במהירות בבקבוקון מבחן (איור 1, שמאלה). אם הפתרון מפריד (איור 1, ימינה), הפתרון צריך להיות מוכן שוב (שהומלץ בשלב 3.8 לפרוטוקול). אם האמולסיה מפריד (דוגמאות איור 2, שמאל , ימין), הרוח אינה ברת קיימא, צריכים להיות מושלך. כאשר זה קורה, זה בדרך כלל בגלל האמולסיה לא הגיע לטמפרטורה גבוהה מספיק.
מטוסי פאנטום מוצלח ולריפויו כדי ליצור תערובת הומוגנית, אשר ניתן עם תמונה נמדדת באמצעות MRI. (איור 3). מקדם המתאם הקונקורדנציה גבוהה (0.998; 95% הסמך: 0.972-1.00) ומציעה ההכללה של הקו של זהות בתוך הלהקה 95% בטחון של קו הרגרסיה הערכים שבר (FSF) אות השמן ה-MRI הנצפים רשע נמדד אזור בעל עניין של תמונות ולא נבדלים באופן משמעותי הערכים FF הידועים ברוחות שומן-מים (איור 4).
איור 1. איור של (משמאל), היא מנוטרלת, מופרדים מים (מימין) פתרון מבחן בקבוקונים. בקבוקון קטן הבדיקה צריך ניתן לטעום כדי להעריך את הכדאיות של הפתרון מים. אם הפתרון המים החלקי (משמאל), להמשיך עם השלב הבא בפרוטוקול הבנייה פנטום. אם מפריד פתרון מים (מסומן בחצים שני על המבחנה נכון), הפתרון המים צריך להיות מוכן מחדש לפני זה יכול לשמש להקמת האמולסיה פנטום.
באיור 2. דוגמה אמולסיות הפאנטום לא מוצלח. מבחינה ויזואלית לבדוק את הפאנטום כ 10 דקות לאחר יציקת כדי לקבוע אם האמולסיה יגדיר כראוי. אם הרוח מתחיל נפרד (שמאל) או מופיע inhomogeneous (הנכון), הרוחות צריך להיות הניקל.
איור 3. ייצוג סכמטי של מגוון של פאנטום ותוצאותיהם בהתאמה תהודה מגנטית (MRI). תמונות להראות הבדלי צבע קלה ברוחות נבנה (0%, 25%, 50%, 75%, ל-100%; למעלה). פרוטון-צפיפות שומן-אות-שבר (FSF) מפות מגלים מידה FSF הומוגנית דומים לתוכן שמן היעד (באמצע). אפקטי קצוות ברורים בשל מאפייני הדמיה מיכלי זכוכית נראים לעין על גבולות כל מפה FSF.
באיור 4. Scatterplot מראה נמדד FSF ערכים כפונקציה של ערכים FF ידועים (כחול נקודות). הקו המלא שחור מציין זהות. קו מקווקו כחול מציין השורה של מיטבית. האזור המוצלל מצביע על סמך 95% האומדנים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 5. הסקיצה המדגימה סקירה ברמה גבוהה של פרוטוקול. השמאלית העליונה של הדיאגרמה מציגה את החומרים, חומרים והגדרות פלטה להכנת הפתרון מים, בצד השמאלי העליון הדיאגרמה מציגה את החומרים, חומרים והגדרות פלטה להכנת התמיסה של השמן. התחתון מציג את ההגדרות פלטה לשילוב הפתרונות שמן ומים כדי ליצור האמולסיה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
| כמות | ציוד/חומרים | ||
| 300 מ | מים מזוקקים | ||
| 9.0 g | אגר | ||
| 0.6 מ"ל | חומרים פעילי שטח מסיסים במים | ||
| 0.24 mL | הסוכן ניגוד גדוליניום-DTPA | ||
| 0.3 g | סודיום בנזואט | ||
| 300 מ | שמן בוטנים | ||
| 2.0 mL | מסיסים Surfacant | ||
| 1 * | פלטה עם בחישה | ||
| 3 | מוסיפים את הסורגים | ||
| 2 | 400 מ ל כוס כימית | ||
| 1 | הבקבוק Erlenmeyer 250 מ | ||
| 2 | פיפטה הנפחי 25 מ | ||
| 1 | מ 3.0 ל מזרק | ||
| 2 | 1.0 מ"ל מזרק | ||
| 3 | מחטי מזרקים | ||
| 1 | מרית | ||
| 1 | סולם | ||
| 2 | שוקל סירות | ||
| 5 | צנצנות זכוכית 120 מ | ||
| 1 | כפפות עמידי חום (זוג) | ||
| 1 | מבחנה 1-3 דראם | ||
| 2 | פיפטה נפח 50 מ | ||
| 2 | פיפטה נפח 75 מ | ||
טבלה 1. כמות חומרים וציוד הדרושים עבור פאנטום 5 x 100 מ"ל (0%, 25%, 50%, 75% ו 100%).
| מדידות דמה מים/שמן | ||
| אחוז שומן | פתרון מים | פתרון שמן |
| 0% | 100 מ | 0 מ |
| 25% | 75 מ | 25 מ |
| 50% | 50 מ | 50 מ |
| 75% | 25 מ | 75 מ |
| 100% | 0 מ | 100 מ |
בטבלה 2. מדידות של פתרונות שמן ומים כדי ליצור פאנטום 5 x 100 מ"ל (0%, 25%, 50%, 75% ו 100%).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
אנו מתארים שיטה חזקה ליצירת מים ושמן פאנטום מתאים עבור אימות של טכניקות הדמיה רפואית השתמשו כדי לכמת את התוכן, רקמת שומן, טריגליצרידים vivo בתוך. על-ידי יצירת שני מאגרים (אחד עבור הפתרון שמן) ואחד עבור הפתרון מים, נבנו פאנטום יציב עם מגוון רחב של ערכים FF – כולל ערכים העולה על 50% – ללא צורך ציוד יקר. מטוסי פאנטום FF גבוהה (> 50%) לספק השירות כדי לוודא טכניקות הדמיה על כימות אדיפוז הינם חוקיים בשביל לרקמות או לאיברים עם ערכים גבוהים של FF, כגון רקמת שומן חום5. ההערכות MRI של FSF טוב היו בקורלציה עם הערכים FF הידועים.
כאשר רק פלטה אחת זמינה (כפי שמתואר פרוטוקול זה), הלוגיסטיקה של שמירה על חום בפתרון כל היא הדאגה העיקרית. ללא חימום או ערבוב, הפתרון מים אולי מגניב ולהתחיל יקפאו. כדי למנוע זאת, למקם את הפתרון מים על פלטת הבישול (< 100 ° C, ~ 100 סל ד) במידת האפשר, ותמיד בין ערבוב פאנטום. חשוב, פתרונות הן שמן ומים צריך להיות טוב מעורב כאשר כל אחד מהפתרונות מופק ליצירת הפאנטום. תמיד יש להציב את הפתרון המתאים על פלטת הבישול לפחות ב-30 s (< 100 ° C, ~ 100 סל"ד) לפני חילוץ הפתרון. במקרה האידיאלי, כיריים נפרדות אמור לשמש עבור הפתרון מים, הפתרון שמן האמולסיה פנטום. בצע את השלבים באותו כמתואר לעיל כדי ליצור פתרון. ברגע מעורב באופן מלא, הגדר שתי כיריים 50 מעלות, 100 סל"ד כדי למנוע הקרוש לצאת ולהשתקע במקום. לפני חילוץ הפתרון הספל, כבה את קדירות ולחכות הבר מערבבים להפסיק לחלוטין לזוז.
בעוד הדיוק ואת הדיוק של הנפט ליחס מים בתחליב הוא קריטי, המידות של כל רכיב פתרונות מים ושמן מאפשרים גמישות רבה יותר. בבסיסו, FSF הנצפה MRI היא מידת "שמנה" לעומת "שומן" אותות באמצעי האחסון הכולל; לכן, "שומן" יכול להיות כל המתחם אשר תורם עוצמת אות תמונה (מים, אגר, חומרים פעילי שטח, וכו '.). אנחנו עדיין ממליצים מדידת מים ושמן רכיבי הפתרון במדויק ככל האפשר, כמו אלה הפרופורציות נמצאו כדי ליצור את הרוחות הדיר ויציבה ביותר. סטיות קטנות של סכום אגר בפתרון מים (למשל., 8.9 במקום 9.0 גר'), עם זאת, לא תשפיע על FF הכוללת של האמולסיה אם השמן ליחס מים-הפתרון נשמר. המדד של אמצעי האחסון של פתרונות מים ושמן מעל לטמפרטורת החדר עלול לגרום גם שגיאת קטן בשל ההשפעות של הרחבה תרמי באמצעי האחסון של כל אחד מהרכיבים. לתוך חשבון הטמפרטורה הנפחי התרחבותם הלינארית של מים ושמן, המתבטאים16,שלהם צפיפויות17, ועל שינוי קטן יחסית טמפרטורה, אנחנו מעריכים את השגיאה של FF הכוללת עקב תרמית הרחבת להיות פחות מ- 0.5%. נציין גם את האפשרות כי relaxivity של גדוליניום-DTPA עבור מים ושומנים עשויים להיות שונים. אם כך, בהתאם הדופק רצף פרמטרים, הדיוק כמותית של המדידות MRI FSF יכול להיות פחתה. FSF הנצפה MRI יכול גם להשתנות עם המודל ספקטרלי להשתמש בה כדי לנתח את הנתונים.
למרות השיטה המתוארת כאן רק שימש כדי להפוך פאנטום בין 10 מ"ל 200 מ ל, בטכניקה יכול לשמש כדי לייצר מטוסי פאנטום נפח קטן או גדול יותר. ראוי לציין, זה קשה לחלץ כרכים של < 10 מ"ל מהמחסנים בגלל צמיגות של הפתרונות. פנטומים נפח קטן, לכן, דורשים עודף אמולסיה ציה האחסון הרצוי כדי לשמור על הדיוק FF של הפאנטום האחרון. לדוגמה, פנטום עם מטרה 10% FF 10 מ ל מחייבת מן אמולסיה 100 מ ל 10 מ"ל החילוץ. בעת יצירת פאנטום גדול (> 100 מ ל), בגודל של בר מערבבים והן כלי זכוכית חייב להיות קנה המידה להמציא ביחד (וגם היחס לפתרון קיבולת כלי זכוכית) כדי ליצור מערבולת בפתרון כאשר מערבב זה מוגדר > 500 סל ד. האמולסיה סביר לא ישיגו הומוגניות ללא מערבולת.
בהתחשב במורכבות של יצירת פאנטום FF גבוהה, סטיות קטנות של הפרוטוקול ייתכן השפעה עמוקה על יציבות ועל איכות של הפאנטום האחרון. תנאי הסביבה טמפרטורת החדר, גובה, לחות, עשויים לשנות את תהליך הכנת פנטום באופן לא עקבי, להשפיע לרעה על המוצר הסופי. בדיקות ביניים של הפתרון מים מספקים הזדמנויות ויוכל להמתיק אלה תופעות אפשריות. עם זאת, ייתכן כי אפילו עם תשומת לב קפדנית לפרטים פרוטוקול, הפאנטום האחרון אולי להפריד, התהליך יהיה צורך לחזור עליהם.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים מצהירים כי המחקר בוצע בהיעדר יחסים מסחריים או פיננסי שיכול להחשב בתור ניגוד אינטרסים פוטנציאליים.
Acknowledgments
תמיכה במימון עבור מחקר זה סופק את נבחרת מכונים לבריאות (NIH), במכון הלאומי של סוכרת ואת העיכול מחלות כליה (NIDDK) / NIH R01-DK-105371. אנו מודים הו ד ר Houchun (הארי) עבור ייעוץ והצעות על יצירת דמה מים ושמן.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Distilled Water | Amazon | B000P9BY38 | Base of water solution |
| Agar | Sigma Aldrich Incorporated | A1296-100G | Gelling agent |
| Water-Soluble Surfactant | Sigma Aldrich Incorporated | P1379-500ML | Surfactant/emulsifying agent |
| Gadolinium-DTPA Contrast Agent | Bayer Healthcare | 50419-0188-01 | Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent. |
| Sodium Benzoate | Sigma Aldrich Incorporated | 71300-250G | Preservative |
| Peanut Oil | Amazon | 54782-LOU | Base of oil solution |
| Oil-Soluble Surfactant | Sigma Aldrich Incorporated | S6760-250ML | Surfactant/emulsifying agent |
| Hotplate w/ Stirrer | Fisher Scientific | 07-770-152 | |
| Stir bars (Egg-Shaped) | Sigma Aldrich Incorporated | Z127116-1EA | |
| 400 mL Beaker | Sigma Aldrich Incorporated | CLS1003400-48EA | |
| 250 mL Erlenmeyer Flask | Sigma Aldrich Incorporated | CLS4450250-6EA | |
| 25 mL Glass Volumetric Pipette | Fisher Scientific | 13-650-2P | Quantity = 2 |
| 50 mL Glass Volumetric Pipette | Fisher Scientific | 13-650-2S | Quantity = 2 |
| 75 mL Glass Volumetric Pipette | Fisher Scientific | 13-650-2T | Quantity = 2 |
| 3.0 mL Syringe | Sigma Aldrich Incorporated | Z248002-1PAK | |
| 1.0 mL Syringe | Sigma Aldrich Incorporated | Z230723-1PAK | |
| Spatula | Sigma Aldrich Incorporated | S3897-1EA | |
| Scale (100g X 0.01g Resolution) | Amazon | AWS-100-BLK | |
| Weigh Boats | Sigma Aldrich Incorporated | Z740499-500EA | |
| 120 mL Glass Jars | McMaster Carr Supply Co | 3801T73 | |
| Heat Resistant Gloves (pair) | Amazon | B075GX43MN | |
| Syringe Needles | Sigma Aldrich Incorporated | Z192341-100EA | |
| 18" stir bar retriver | Fisher Scientific | 14-513-70 | |
| 1 Dram Clear Glass Vial | Fisher Scientific | 03-339-25B |
References
- Franz, D., et al. Association of proton density fat fraction in adipose tissue with imaging-based and anthropometric obesity markers in adults. Int J Obes. , 1-8 (2017).
- Chai, J., et al. MRI chemical shift imaging of the fat content of the pancreas and liver of patients with type 2 diabetes mellitus. Exp Ther Med. 11 (2), 476-480 (2016).
- Hogrel, J. Y., et al. NMR imaging estimates of muscle volume and intramuscular fat infiltration in the thigh: variations with muscle, gender, and age. Age (Omaha). 37 (3), 1-11 (2015).
- Hoskins, P. R. Simulation and Validation of Arterial Ultrasound Imaging and Blood Flow. Ultrasound Med Biol. 34 (5), 693-717 (2008).
- Hu, H. H., Perkins, T. G., Chia, J. M., Gilsanz, V. Characterization of human brown adipose tissue by chemical-shift water-fat MRI. Am J Roentgenol. 200 (1), 177-183 (2013).
- d'Assignies, G., et al. Noninvasive quantitation of human liver steatosis using magnetic resonance and bioassay methods. Eur Radiol. 19 (8), 2033-2040 (2009).
- Schwenzer, N. F., et al. Quantification of pancreatic lipomatosis and liver steatosis by MRI: comparison of in/opposed-phase and spectral-spatial excitation techniques. Invest Radiol. 43 (5), 330-337 (2008).
- Wokke, B. H., et al. Quantitative MRI and strength measurements in the assessment of muscle quality in Duchenne muscular dystrophy. Neuromuscul Disord. 24 (5), 409-416 (2014).
- Fischer, M. A., et al. Liver Fat Quantification by Dual-echo MR Imaging Outperforms Traditional Histopathological Analysis. Acad Radiol. 19 (10), 1208-1214 (2012).
- Hayashi, T., et al. Influence of Gd-EOB-DTPA on proton density fat fraction using the six-echo Dixon method in 3 Tesla magnetic resonance imaging. Radiol Phys Technol. , (2017).
- Hines, C. D. G., Yu, H., Shimakawa, A., McKenzie, C. A., Brittain, J. H., Reeder, S. B. T1 independent, T2* corrected MRI with accurate spectral modeling for quantification of fat: Validation in a fat-water-SPIO phantom. J Magn Reson Imaging. 30 (5), 1215-1222 (2009).
- Fukuzawa, K., et al. Evaluation of six-point modified dixon and magnetic resonance spectroscopy for fat quantification: a fat-water-iron phantom study. Radiol Phys Technol. , 1-10 (2017).
- Bernard, C. P., Liney, G. P., Manton, D. J., Turnbull, L. W., Langton, C. M. Comparison of fat quantification methods: A phantom study at 3.0T. J Magn Reson Imaging. , (2008).
- Poon, C., Szumowski, J., Plewes, D., Ashby, P., Henkelman, R. M. Fat/Water Quantitation and Differential Relaxation Time Measurement Using Chemical Shift Imagin Technique. Magn Reson Imaging. 7 (4), 369-382 (1989).
- Yu, H., Shimakawa, A., Mckenzie, C. a, Brodsky, E., Brittain, J. H., Reeder, S. B. Multi-Echo Water-Fat Separation and Simultaneous R2* Estimation with Multi-Frequency Fat Spectrum Modeling. Spectrum. 60 (5), 1122-1134 (2011).
- Peri, C. The extra-virgin olive oil handbook. , John Wiley & Sons, Ltd. Chichester, UK. (2014).
- Kell, G. S. Density, Thermal Expansivity, and Compressibility of Liquid Water from 0° to 150°C: Correlations and Tables for Atmospheric Pressure and Saturation Reviewed and Expressed on 1968 Temperature Scale. J Chem Eng Data. 20 (1), 97-105 (1975).
